WO2013187319A1 - 実装基板及び発光装置 - Google Patents

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WO2013187319A1
WO2013187319A1 PCT/JP2013/065800 JP2013065800W WO2013187319A1 WO 2013187319 A1 WO2013187319 A1 WO 2013187319A1 JP 2013065800 W JP2013065800 W JP 2013065800W WO 2013187319 A1 WO2013187319 A1 WO 2013187319A1
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light emitting
semiconductor
mounting substrate
emitting device
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PCT/JP2013/065800
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Inventor
福光政和
佐々木秀彦
山本悌二
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株式会社村田製作所
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483Containers
    • H01L33/486Containers adapted for surface mounting

Definitions

  • the present invention relates to a mounting substrate on which a light emitting element is mounted, and a light emitting device including the light emitting element and the mounting substrate.
  • LED Light Emitting Diode
  • An LED device used for an illumination device or the like includes an LED element that is a light emitting element and a mounting substrate on which the LED element is mounted.
  • the mounting substrate is made of ceramic such as alumina.
  • Such an LED device is mounted on a circuit board constituting the lighting device.
  • the conventional LED device includes an electrostatic discharge (hereinafter referred to as ESD) protection element that protects the LED element from static electricity in order to prevent the LED element from being destroyed by static electricity.
  • ESD electrostatic discharge
  • a varistor, a Zener diode, or the like is used as the ESD protection element.
  • the ESD protection element is mounted on one surface of the mounting substrate together with the LED element.
  • FIG. 8A is a schematic diagram of the light emitting device 101 with reference to Patent Document 1.
  • the light emitting device 101 includes an LED element 102, an ESD protection element 106, and a mounting substrate 110.
  • the LED element 102 is mounted on the first surface of the mounting substrate 110.
  • the LED element 102 is electrically connected to the electrode of the mounting substrate 110 by a wire 104.
  • a wall portion 120 is provided on the first surface of the mounting substrate 110 so as to form a space around the LED element 102.
  • a space around the LED element 102 formed by the wall portion 120 is sealed with a transparent sealing body 130.
  • the transparent encapsulant 130 contains an ultraviolet absorber that absorbs ultraviolet rays generated from the LED element 102, a phosphor that converts monochromatic light into white light, and the like.
  • the ESD protection element 106 is mounted on a second surface facing the first surface of the mounting substrate 110.
  • the ESD protection element 106 is electrically connected to the electrode of the mounting substrate 110 by a wire 108.
  • a second substrate 140 having an opening is provided on the second surface of the mounting substrate 110 so as to form a space around the ESD protection element 106.
  • a space around the ESD protection element 106 formed by the second substrate 140 is sealed with a sealing body 150.
  • the light emitting device 101 is a side surface type LED device.
  • the light emission efficiency of the LED element 102 may decrease due to the heat generated in the LED element 102, or the phosphor contained in the transparent sealing body 130 may deteriorate. Therefore, it is desired to efficiently release the heat generated in the LED element 102 to the outside.
  • the ESD protection element 106, the second substrate 140, and the sealing body 150 are provided on the second surface of the mounting substrate 110. It cannot be emitted directly from the second surface. Therefore, in the light emitting device 101, heat dissipation must be lowered.
  • the light emitting device 101 also has a problem that it is difficult to reduce the height because the LED element 102 and the ESD protection element 106 are mounted on two surfaces of the mounting substrate 110 facing each other.
  • an LED device has been proposed in which a mounting substrate made of silicon having a higher thermal conductivity than ceramics such as alumina is used, and a Zener diode that is an ESD protection element is built in the mounting substrate (see, for example, Patent Document 2). ).
  • FIG. 8B is a schematic diagram of the light-emitting device 201 with reference to Patent Document 2.
  • the light-emitting device 201 includes a light-emitting element 211 and a Zener diode 221.
  • the light emitting element 211 includes a sapphire substrate 212, a semiconductor compound layer 213, an n-side electrode 214, and a p-side electrode 215.
  • the semiconductor compound layer 213 is formed on the sapphire substrate 212 and includes a plurality of layers including an InGaN active layer that is a light emitting layer.
  • An n-side electrode 214 and a p-side electrode 215 are provided on the surface of the semiconductor compound layer 213 facing the surface on the sapphire substrate 212 side.
  • the n-side electrode 214 is provided in an n-type layer formed as one layer in the semiconductor compound layer 213.
  • the p-side electrode 215 is provided in a p-type layer formed as one layer in the semiconductor compound layer 213.
  • Micro bumps 216 are bonded to the n-side electrode 214, and micro bumps 217 are bonded to the p-side electrode 215.
  • the zener diode 221 is configured as a mounting substrate using the n-type silicon substrate 222 as a base material.
  • An n-side electrode 223 is provided on the bottom surface of the n-type silicon substrate 222.
  • An oxide film 224 that covers a partial region of the surface of the n-type silicon substrate 222 is provided on the upper surface of the n-type silicon substrate 222.
  • a p-type semiconductor region 225 and an n-side electrode 227 are provided in regions not covered by the oxide film 224 on the surface of the n-type silicon substrate 222, respectively.
  • a p-side electrode 226 is provided on the upper surface of the p-type semiconductor region 225. In the Zener diode 221, the p-type semiconductor region 225 and the n-type silicon substrate 222 form a pn junction.
  • the zener diode 221 is mounted on the mount portion 231 that is an external circuit board by a conductive Ag paste 232.
  • the light emitting element 211 is mounted on the Zener diode 221 by micro bumps 216 and 217.
  • a wire 233 is connected to the p-side electrode 226.
  • the Zener diode 221 that is a mounting substrate is based on an n-type silicon substrate 222 made of silicon having a higher thermal conductivity than ceramics such as alumina, so that heat generated in the light-emitting element 211 is efficiently generated. Can be released.
  • the Zener diode 221 functions as an ESD protection element, it is not necessary to separately provide an ESD protection element, and the light emitting device can be downsized.
  • JP 2007-36238 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-251644
  • the Zener diode 221 that is an ESD protection element when exposed to light emitted from the light emitting element 211 or ambient ambient light, the leakage current in the Zener diode 221 increases, and the light emission efficiency of the light emitting element 211 decreases. There is a risk that.
  • an object of the present invention is to realize a mounting substrate in which leakage current of the built-in ESD protection element does not easily increase, and a light emitting device that includes the mounting substrate and the light emitting element and in which the light emitting efficiency of the light emitting element is unlikely to decrease. There is to do.
  • a mounting substrate according to the present invention has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and is provided with a semiconductor electrostatic discharge protection provided on the first surface side or the second surface side.
  • An element part, and a non-transparent electrode provided so as to cover the whole of the semiconductor electrostatic discharge protection element part in plan view.
  • the edge portion of the semiconductor electrostatic discharge protection element portion is located away from the inside edge portion of the non-transparent electrode when viewed in plan.
  • a light-emitting device includes the above-described mounting substrate, and a light-emitting element that is mounted on the first surface of the mounting substrate and connected to the semiconductor electrostatic discharge protection element unit.
  • the semiconductor electrostatic discharge protection element portion is provided on the first surface side, the non-transparent electrode is provided on the first surface side, and is a mounting electrode on which the light emitting element is mounted. Also good.
  • the semiconductor electrostatic discharge protection element portion may be provided on the second surface side, and the non-transparent electrode may be provided on the second surface side.
  • the light emitting element is a semiconductor light emitting diode element having an anode and a cathode
  • the semiconductor electrostatic discharge protection element portion constitutes a Zener diode having an anode and a cathode. It is preferable that the element and the Zener diode are connected in parallel, the cathode of the semiconductor light emitting diode element is connected to the anode of the Zener diode, and the anode of the semiconductor light emitting diode element is connected to the cathode of the Zener diode.
  • the semiconductor electrostatic discharge protection element portion is entirely covered with the non-transparent electrode when viewed in plan, so that the light emitted from the light-emitting element and the ambient environmental light are blocked by the non-transparent electrode. For this reason, the semiconductor electrostatic discharge protection element portion is less likely to be exposed to these lights, and the leakage current in the semiconductor electrostatic discharge protection element portion increases due to the light emitted from the light emitting element and the ambient ambient light. Hateful. In addition, the light emission efficiency of the light emitting element is hardly lowered.
  • 1 is an equivalent circuit diagram of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention. It is a figure explaining the structure of the light-emitting device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structure of the semiconductor element part of the light-emitting device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structure of the light-emitting device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structure of the light-emitting device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structure of the light-emitting device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structure of the light-emitting device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. It is a figure explaining the structural example of the conventional light-emitting device.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the light emitting device 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the light emitting device 10 includes an LED element 2 that is a light emitting element, and a mounting substrate 11.
  • the mounting substrate 11 has a Zener diode 3 built therein.
  • the LED element 2 is mounted on the mounting substrate 11 and connected in parallel with the Zener diode 3.
  • the cathode of the LED element 2 is connected to the anode of the Zener diode 3
  • the anode of the LED element 2 is connected to the cathode of the Zener diode 3.
  • Zener diode 3 protects LED element 2 from static electricity. That is, the Zener diode 3 is a semiconductor electrostatic discharge protection element part.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2A shows a cross section of the mounting substrate 11 and a side surface of the LED element 2.
  • FIG. 2B shows a state in which the light emitting device 10 is viewed in plan through the LED element 2.
  • the outer shape of the LED element 2 is indicated by a broken line.
  • the LED element 2 includes a sapphire substrate 21, a semiconductor compound layer 22, a first element terminal electrode 23A, and a second element terminal electrode 23B.
  • the semiconductor compound layer 22 is provided on the sapphire substrate 21.
  • the semiconductor compound layer 22 includes a plurality of layers including an InGaN active layer (not shown) which is a light emitting layer, a p-type semiconductor layer (not shown), and an n-type semiconductor layer (not shown).
  • the p-type semiconductor layer (not shown) and the n-type semiconductor layer (not shown) are provided so as to be exposed on the surface of the semiconductor compound layer 22 facing the surface on the sapphire substrate 21 side.
  • the first element terminal electrode 23A is provided on a p-type semiconductor layer (not shown) exposed on the surface of the semiconductor compound layer 22 facing the surface on the sapphire substrate 21 side.
  • the second element terminal electrode 23B is provided on an n-type semiconductor layer (not shown) exposed on the surface of the semiconductor compound layer 22 facing the surface on the sapphire substrate 21 side.
  • the first element terminal electrode 23A functions as the anode of the LED element 2, and the bump 31 is bonded thereto.
  • the second element terminal electrode 23B functions as the cathode of the LED element 2, and the bump 32 is bonded thereto.
  • the first and second element terminal electrodes 23A and 23B are non-transparent metal electrodes made of colored metal.
  • the first and second element terminal electrodes 23A and 23B are, for example, laminated electrodes in which a gold film, a nickel film, a titanium film, and a copper film are laminated in order.
  • the bumps 31 and 32 are also made of colored metal.
  • the mounting substrate 11 includes a first terminal electrode 12A, a second terminal electrode 12B, insulating films 13A, 13B, 13C, and 13D, a silicon base portion 14, a semiconductor element portion 15, and a first mounting electrode 16A.
  • the second mounting electrode 16B, the first connection electrode 17A, the second connection electrode 17B, the first wiring electrode 18A, and the second wiring electrode 18B are provided.
  • the mounting substrate 11 has a first surface 11A and a second surface 11B facing the first surface 11A.
  • the LED element 2 is mounted on the first surface 11A of the mounting substrate 11.
  • the silicon base portion 14 has a rectangular flat plate shape in plan view, and is made of high resistance single crystal silicon. Since the silicon base portion 14 constituting the mounting substrate 11 is made of single crystal silicon, the mounting substrate 11 has a high thermal conductivity. For this reason, in the light-emitting device 10, the heat
  • the silicon base portion 14 has through holes 14A and 14B.
  • the insulating films 13A, 13B, 13C, and 13D are made of an insulator such as glass.
  • the insulating film 13A covers, on the first surface 11A side of the mounting substrate 11, a portion excluding through holes 14A and 14B in the silicon base portion 14 and first and second diffusion regions 15A and 15B whose details will be described later. Is provided.
  • the insulating film 13B is provided on the second surface 11B side of the mounting substrate 11 so as to cover a portion of the silicon base portion 14 excluding the through holes 14A and 14B.
  • the insulating film 13C is provided so as to cover the entire inner peripheral surfaces of the through holes 14A and 14B.
  • the insulating film 13D is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11 so as to cover a part of the insulating film 13A and a part of the first and second wiring electrodes 18A and 18B.
  • the first connection electrode 17A is provided so as to fill the inside of the through hole 14A, and electrically connects the first terminal electrode 12A and the first wiring electrode 18A.
  • the second connection electrode 17B is provided so as to fill the inside of the through hole 14B, and electrically connects the second terminal electrode 12B and the second wiring electrode 18B.
  • the first and second connection electrodes 17A and 17B may be provided in a film shape so as to cover the inner peripheral surfaces of the through holes 14A and 14B. In that case, a resin may be further provided so as to fill the through holes 14A and 14B.
  • the first terminal electrode 12A is provided on the second surface 11B side of the mounting substrate 11 so as to cover a part of the insulating film 13B and the entire first connection electrode 17A. For this reason, the first terminal electrode 12A is connected to the first connection electrode 17A.
  • the second terminal electrode 12B is provided on the second surface 11B side of the mounting substrate 11 so as to cover a part of the insulating film 13B and the entire second connection electrode 17B. For this reason, the second terminal electrode 12B is connected to the second connection electrode 17B.
  • the first and second terminal electrodes 12A and 12B are connected to the electrodes of the circuit board on which the light emitting device 10 is mounted.
  • the first and second terminal electrodes 12A and 12B are stacked electrodes in which, for example, a gold film, a nickel film, and a copper film are stacked in order.
  • the first and second mounting electrodes 16A and 16B are provided for mounting the LED element 2.
  • the first mounting electrode 16A is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11 so as to cover a part of the insulating film 13D and a part of the first wiring electrode 18A. 18A is connected.
  • the first mounting electrode 16A is electrically connected to the first element terminal electrode 23A by a bump 31.
  • the second mounting electrode 16B is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11 so as to cover a part of the insulating film 13D and a part of the second wiring electrode 18B. 18B.
  • the second mounting electrode 16B is electrically connected to the second element terminal electrode 23B by the bump 32.
  • the first and second mounting electrodes 16A and 16B are non-transparent metal electrodes made of colored metal.
  • the first and second mounting electrodes 16A and 16B are stacked electrodes in which, for example, a gold film, a nickel film, a titanium film, and a copper film are stacked in order.
  • the first wiring electrode 18A is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11 so as to cover the first connection electrode 17A and the first diffusion region 15A. 1 diffusion region 15A.
  • the second wiring electrode 18B is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11 so as to cover the second connection electrode 17B and the second diffusion region 15B. 2 diffusion regions 15B.
  • the semiconductor element portion 15 constitutes the Zener diode 3 which is a semiconductor electrostatic discharge protection element portion.
  • the semiconductor element unit 15 is provided on the first surface 11A side of the mounting substrate 11, and includes a first diffusion region 15A and a second diffusion region 15B.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the semiconductor element unit 15 of the light emitting device 10 according to the present embodiment.
  • the semiconductor element portion 15 includes an n-type semiconductor region (n ⁇ ) having a low impurity concentration.
  • the first and second diffusion regions 15A and 15B are formed by doping impurities near the surface of the n-type semiconductor region (n ⁇ ).
  • the first diffusion region 15A is an n-type semiconductor region (n +) having a high impurity concentration.
  • the second diffusion region 15B is a p-type semiconductor region (p +) with a high impurity concentration.
  • the first diffusion region 15A and the second diffusion region 15B are arranged with a space therebetween.
  • the second diffusion region 15B which is a p-type semiconductor region (p +), and the first diffusion region 15A and the second diffusion region 15B in the n-type semiconductor region (n ⁇ ) which is an insulator layer.
  • the first diffusion region 15A which is an n-type semiconductor region (n +) constitute the Zener diode 3 as a PIN diode. Therefore, the second diffusion region 15B serves as the anode of the Zener diode 3, and the first diffusion region 15A serves as the cathode of the Zener diode 3.
  • the first diffusion region 15A and the second diffusion region 15B may be configured to be adjacent to each other without being separated by an insulator layer.
  • the Zener diode 3 is formed as a PN diode by the second diffusion region 15B which is a p-type semiconductor region (p +) and the first diffusion region 15A which is an n-type semiconductor region (n +). Will be configured.
  • the polarity of the insulator layer may be reversed, or the polarity may be switched between the first diffusion region 15A and the second diffusion region 15B.
  • the polarity is switched between the first diffusion region 15A and the second diffusion region 15B, the anode and the cathode of the Zener diode 3 are switched, so that the anode and the cathode in the LED element 2 may be switched.
  • the first diffusion region 15A is connected to the first terminal electrode 12A via the first wiring electrode 18A and the first connection electrode 17A.
  • the first diffusion region 15A is connected to the first mounting electrode 16A via the first wiring electrode 18A.
  • the first mounting electrode 16 ⁇ / b> A is connected to the first element terminal electrode 23 ⁇ / b> A corresponding to the anode of the LED element 2 via the bump 31.
  • the second diffusion region 15B is connected to the second terminal electrode 12B via the second wiring electrode 18B and the second connection electrode 17B.
  • the second diffusion region 15B is connected to the second mounting electrode 16B through the second wiring electrode 18B.
  • the second mounting electrode 16 ⁇ / b> B is connected to the second element terminal electrode 23 ⁇ / b> B corresponding to the cathode of the LED element 2 via the bump 32.
  • the first mounting electrode 16A, the first wiring electrode 18A, the first connection electrode 17A, and the first terminal electrode 12A constitute a first wiring portion.
  • the first element terminal electrode 23A, which is the anode of the LED element 2, and the first diffusion region 15A, which is the cathode of the Zener diode 3, are connected by a first wiring portion.
  • the second mounting electrode 16B, the second wiring electrode 18B, the second connection electrode 17B, and the second terminal electrode 12B constitute a second wiring portion.
  • the second element terminal electrode 23B that is the cathode of the LED element 2 and the second diffusion region 15B that is the anode of the Zener diode 3 are connected by the second wiring portion.
  • the LED element 2 and the Zener diode 3 including the semiconductor element unit 15 are connected in parallel with the cathode and the anode being opposite to each other, and the circuit configuration shown in FIG. 1 is realized.
  • the semiconductor element unit 15 constitutes the Zener diode 3 that functions as an ESD protection circuit for the LED element 2, the electrostatic resistance is good.
  • the entire semiconductor element portion 15 is covered with the first mounting electrode 16A, and the edge portion of the semiconductor element portion 15 is the first edge portion.
  • the mounting electrode 16 ⁇ / b> A is located away from the inner edge of the mounting electrode 16 ⁇ / b> A. For this reason, since the light emitted from the LED element 2 and the ambient environmental light are blocked by the first mounting electrode 16A, the semiconductor element portion 15 is less likely to be exposed to these lights.
  • the leakage current in the Zener diode 3 including the semiconductor element portion 15 is unlikely to increase due to the light emitted from the LED element 2 and the ambient environmental light, and the light emission efficiency of the LED element 2 is high. The state can be maintained.
  • the first mounting electrode 16 ⁇ / b> A can block these lights, it is possible to prevent the semiconductor element unit 15 from being exposed to these lights without providing a new member. .
  • the first mounting electrode 16A is a transparent electrode made of ITO or the like, there is a possibility that these lights cannot be completely blocked depending on the light emitted from the LED element 2 or the wavelength of ambient environmental light.
  • the first mounting electrode 16A is a non-transparent metal electrode made of a colored metal as in the present embodiment, these lights can be blocked more reliably regardless of the wavelengths of these lights.
  • the first mounting electrode 16A may be made of a non-metal such as a conductive resin, but is preferably made of a metal or an alloy because it can more reliably block these lights.
  • the material, structure, and the like that constitute the first mounting electrode 16A are selected in consideration of the light emitted from the LED element 2 and the wavelength of ambient environmental light, so that the light can be more reliably blocked.
  • the circuit configuration in which the LED element 2 and the Zener diode 3 are connected in parallel has been described.
  • a terminal electrode for ground connection is provided on the second surface 11B of the mounting substrate 11, and the terminal electrode for ground connection is provided.
  • one end of a Zener diode may be connected.
  • the semiconductor element portion 15 constitutes the Zener diode 3, but the semiconductor element portion 15 may constitute a varistor.
  • the light emitting device 40 according to the present embodiment has the same circuit configuration as the light emitting device 10 according to the first embodiment, but is different in the position where the semiconductor element portion is provided. For this reason, the light emitting device 40 includes a mounting substrate 41 having a configuration different from that of the mounting substrate 11 of the light emitting device 10, but the other configurations are substantially the same.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the light emitting device 40 according to this embodiment, and shows a cross section of the mounting substrate 41 and the side surface of the LED element 2.
  • the light emitting device 40 according to the present embodiment includes the LED element 2 and a mounting substrate 41.
  • the mounting substrate 41 has a first surface 41A and a second surface 41B facing the first surface 41A.
  • the LED element 2 is mounted on the first surface 41 ⁇ / b> A of the mounting substrate 41.
  • the mounting substrate 41 includes a first terminal electrode 42A, a second terminal electrode 42B, insulating films 43A, 43B, 43C, and 43D, a silicon base 44, a semiconductor element portion 45, and a first mounting electrode 46A.
  • the second mounting electrode 46B, the first connection electrode 47A, the second connection electrode 47B, the first wiring electrode 48A, and the second wiring electrode 48B are provided.
  • the silicon base 44 is made of high-resistance single crystal silicon in a rectangular flat plate shape in plan view, and has through holes 44A and 44B, like the silicon base 14 of the light emitting device 10 according to the first embodiment.
  • the first connection electrode 47A is provided so as to fill the inside of the through hole 44A, and electrically connects the first mounting electrode 46A and the first wiring electrode 48A.
  • the second connection electrode 47B is provided so as to fill the inside of the through hole 44B, and electrically connects the second mounting electrode 46B and the second wiring electrode 48B.
  • the insulating films 43A, 43B, 43C, and 43D are made of an insulator such as glass.
  • the insulating film 43A is provided on the first surface 41A side of the mounting substrate 41 so as to cover a portion of the silicon base 44 excluding the through holes 44A and 44B.
  • the insulating film 43B covers, on the second surface 41B side of the mounting substrate 41, a portion excluding through holes 44A and 44B in the silicon base portion 44 and first and second diffusion regions 45A and 45B whose details will be described later. Is provided.
  • the insulating film 43C is provided so as to cover the entire inner peripheral surface of the through holes 44A and 44B.
  • the insulating film 43D is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41 so as to cover a part of the insulating film 43B and a part of the first and second wiring electrodes 48A and 48B.
  • the first terminal electrode 42A is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41 so as to cover a part of the insulating film 43D and a part of the first wiring electrode 48A. It is connected to the electrode 48A.
  • the second terminal electrode 42B is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41 so as to cover a part of the insulating film 43D and a part of the second wiring electrode 48B. It is connected to the electrode 48B.
  • the first and second terminal electrodes 42A and 42B are connected to the electrodes of the circuit board on which the light emitting device 40 is mounted.
  • the first and second terminal electrodes 42A and 42B are non-transparent metal electrodes made of colored metal.
  • the first and second terminal electrodes 42A and 42B are, for example, laminated electrodes in which a gold film, a nickel film, and a copper film are laminated in order.
  • the first and second mounting electrodes 46A and 46B are provided for mounting the LED element 2.
  • the first mounting electrode 46A is provided on the first surface 41A side of the mounting substrate 41 so as to cover a part of the insulating film 43A and the entire first connection electrode 47A. For this reason, the first mounting electrode 46A is connected to the first connection electrode 47A.
  • the first mounting electrode 46A is electrically connected to the first element terminal electrode 23A by the bump 31.
  • the second mounting electrode 46B is provided on the first surface 41A side of the mounting substrate 41 so as to cover a part of the insulating film 43A and the entire second connection electrode 47B. For this reason, the second mounting electrode 46B is connected to the second connection electrode 47B.
  • the second mounting electrode 46B is electrically connected to the second element terminal electrode 23B by the bump 32.
  • the first and second mounting electrodes 46A and 46B are, for example, laminated electrodes in which a gold film, a nickel film, a titanium film, and a copper film are laminated in order.
  • the first wiring electrode 48A is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41 so as to cover the first connection electrode 47A and the first diffusion region 45A. 1 diffusion region 45A.
  • the second wiring electrode 48B is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41 so as to cover the second connection electrode 47B and the second diffusion region 45B. 2 diffusion regions 45B.
  • the semiconductor element portion 45 constitutes a Zener diode that is a semiconductor electrostatic discharge protection element portion.
  • the semiconductor element unit 45 is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41, and includes a first diffusion region 45A and a second diffusion region 45B.
  • the semiconductor element unit 45 includes an n-type semiconductor region (n ⁇ ) having a low impurity concentration.
  • the first and second diffusion regions 45A and 45B are formed by doping impurities in the vicinity of the surface of the n-type semiconductor region (n ⁇ ).
  • the first diffusion region 45A is an n-type semiconductor region (n +) having a high impurity concentration.
  • the second diffusion region 45B is a p-type semiconductor region (p +) with a high impurity concentration.
  • the first diffusion region 45A and the second diffusion region 45B are arranged with a space therebetween.
  • the second diffusion region 45B which is a p-type semiconductor region (p +)
  • the first diffusion region 45A and the second diffusion region 45B in the n-type semiconductor region (n ⁇ ) which is an insulator layer.
  • a first diffusion region 45A that is an n-type semiconductor region (n +) constitute a Zener diode as a PIN diode.
  • the second diffusion region 45B serves as the anode of the Zener diode
  • the first diffusion region 45A serves as the cathode of the Zener diode.
  • the first diffusion region 45A is connected to the first terminal electrode 42A via the first wiring electrode 48A.
  • the first diffusion region 45A is connected to the first mounting electrode 46A via the first wiring electrode 48A and the first connection electrode 47A.
  • the first mounting electrode 46 ⁇ / b> A is connected to the first element terminal electrode 23 ⁇ / b> A corresponding to the anode of the LED element 2 via the bump 31.
  • the first mounting electrode 46A, the first wiring electrode 48A, the first connection electrode 47A, and the first terminal electrode 42A constitute a first wiring portion.
  • the first element terminal electrode 23A that is the anode of the LED element 2 and the first diffusion region 45A that is the cathode of the Zener diode are connected by a first wiring portion.
  • the second diffusion region 45B is connected to the second terminal electrode 42B through the second wiring electrode 48B.
  • the second diffusion region 45B is connected to the second mounting electrode 46B via the second wiring electrode 48B and the second connection electrode 47B.
  • the second mounting electrode 46 ⁇ / b> B is connected to the second element terminal electrode 23 ⁇ / b> B corresponding to the cathode of the LED element 2 through the bump 32.
  • the second mounting electrode 46B, the second wiring electrode 48B, the second connection electrode 47B, and the second terminal electrode 42B constitute a second wiring portion.
  • the second element terminal electrode 23B, which is the cathode of the LED element 2 and the second diffusion region 45B, which is the anode of the Zener diode, are connected by a second wiring portion.
  • the LED element 2 and the Zener diode composed of the semiconductor element unit 45 are connected in parallel with the cathode and the anode facing in opposite directions.
  • the semiconductor element unit 45 constitutes a Zener diode that functions as an ESD protection circuit for the LED element 2, the electrostatic resistance is good.
  • the entire semiconductor element portion 45 is covered with the first terminal electrode 42A, and the edge of the semiconductor element 45 is separated to the inside of the edge of the first terminal electrode 42A. Is located. For this reason, since the light emitted from the LED element 2 and the ambient ambient light are blocked by the first terminal electrode 42A, the semiconductor element portion 45 is less exposed to these lights. Therefore, in the light emitting device 40, the leakage current in the Zener diode composed of the semiconductor element portion 45 is unlikely to increase due to the light emitted from the LED element 2 and the ambient ambient light, and the light emitting efficiency of the LED element 2 is high. Can be maintained. As described above, in the light emitting device 40, since the light can be blocked by the first terminal electrode 42A, it is possible to prevent the semiconductor element portion 45 from being exposed to the light without providing a new member. .
  • the leakage current may increase as the temperature increases.
  • the semiconductor element portion 45 since the semiconductor element portion 45 is provided on the second surface 41B side of the mounting substrate 41, the semiconductor element portion 45 is sufficiently separated from the LED element 2. For this reason, the semiconductor element portion 45 is not easily affected by the heat generated in the LED element 2, and the leakage current in the Zener diode including the semiconductor element portion 45 is unlikely to increase. Therefore, the state where the luminous efficiency of the LED element 2 is high can be maintained.
  • the semiconductor element portion 45 since the semiconductor element portion 45 is not provided on the first surface 41A side of the mounting substrate 41, the flatness of the first surface 41A is high. For this reason, the bonding strength between the LED element 2 and the mounting substrate 41 can be increased.
  • the light emitting device 50 according to the present embodiment has the same circuit configuration as that of the light emitting device 10 according to the first embodiment, but the configurations of the semiconductor element portion and the first and second wiring electrodes are different. For this reason, the light emitting device 50 includes a mounting substrate 51 having a configuration different from that of the mounting substrate 11 of the light emitting device 10, but the other configurations are substantially the same.
  • the light emitting device 50 includes an LED element and a mounting substrate 51. Similar to the mounting substrate 11 of the light emitting device 10 according to the first embodiment, the mounting substrate 51 includes first and second mounting electrodes and an insulating film 13D provided for mounting the LED elements. Yes.
  • FIG. 5 is a plan view of the light emitting device 50 according to the present embodiment, as seen through the LED element, the first and second mounting electrodes, and a part of the insulating film 13D. In FIG. 5, illustration of the LED element, the first and second mounting electrodes, and a part of the insulating film 13D is omitted.
  • the mounting substrate 51 includes a semiconductor element portion 55.
  • the semiconductor element unit 15 of the light emitting device 10 includes the first and second diffusion regions 15A and 15B, whereas the semiconductor element unit 55 includes the first diffusion region 55A and the second diffusion region 55A. Diffusion region 55B and third diffusion region 55C.
  • the first to third diffusion regions 55A to 55C each have a rectangular shape in plan view, and are arranged side by side at a distance from each other.
  • the semiconductor element portion 55 includes an n-type semiconductor region (n ⁇ ) having a low impurity concentration.
  • the first to third diffusion regions 55A to 55C are formed by doping impurities near the surface of the n-type semiconductor region (n ⁇ ).
  • the second diffusion region 55B located at the center is an n-type semiconductor region (n +) having a high impurity concentration.
  • the first and third diffusion regions 55A and 55C located on both sides of the second diffusion region 55B are p-type semiconductor regions (p +) having a high impurity concentration. Position in the n-type semiconductor region (n ⁇ ) between the first diffusion region 55A and the second diffusion region 55B and between the second diffusion region 55B and the third diffusion region 55C. The part to do is an insulator layer.
  • the first diffusion region 55A which is a p-type semiconductor region (p +) and a position between the first diffusion region 55A and the second diffusion region 55B in the n-type semiconductor region (n ⁇ ).
  • a second diffusion region 55B that is an n-type semiconductor region (n +) constitute a first PIN diode
  • a third diffusion region 55C that is a p-type semiconductor region (p +)
  • Two PIN diodes are formed.
  • the first and second PIN diodes constitute a Zener diode.
  • the first and second wiring electrodes 58A and 58B have a shape having comb-like portions.
  • the first wiring electrode 58A includes a comb electrode 58A1.
  • the comb electrode 58A1 has a rectangular shape in plan view, and is provided so as to protrude from a part of the first wiring electrode 58A.
  • the comb electrode 58A1 is provided so as to cover the second diffusion region 55B, and is connected to the second diffusion region 55B.
  • the second wiring electrode 58B includes comb electrodes 58B1 and 58B2.
  • the comb electrodes 58B1 and 58B2 have a rectangular shape in plan view, and are provided so as to protrude from a part of the second wiring electrode 58B.
  • the comb electrode 58B1 is provided so as to cover the first diffusion region 55A, and is connected to the first diffusion region 55A.
  • the comb electrode 58B2 is provided so as to cover the third diffusion region 55C, and is connected to the third diffusion region 55C.
  • the current capacity of the Zener diode formed by the semiconductor element portion 55 can be increased, and even if a large amount of current flows through the Zener diode, It is possible to prevent the Zener diode from being destroyed by the current.
  • the light emitting device 60 according to the present embodiment has the same circuit configuration as that of the light emitting device 10 according to the first embodiment, but the configuration of the electrodes of the mounting substrate is different. For this reason, the light emitting device 60 includes a mounting substrate 61 having a configuration different from that of the mounting substrate 11 of the light emitting device 10, but the other configurations are substantially the same.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the light emitting device 60 according to the present embodiment, and shows a cross section of the mounting substrate 61 and a side surface of the LED element 2.
  • the light emitting device 60 includes the LED element 2 and a mounting substrate 61.
  • the mounting substrate 61 has a first surface 61A and a second surface 61B facing the first surface 61A.
  • the mounting substrate 61 includes a first terminal electrode 62A, a second terminal electrode 62B, insulating films 63A, 63B, 63C, and 63D, a silicon base portion 64, a semiconductor element portion 65, and a first mounting electrode 66A.
  • the second mounting electrode 66B, the first connection electrode 67A, the second connection electrode 67B, the first wiring electrode 68A, and the second wiring electrode 68B are provided.
  • the semiconductor element portion 65 is configured in the same manner as the semiconductor element portion 15 of the light emitting device 10 according to the first embodiment, and constitutes a Zener diode that is a semiconductor electrostatic discharge protection element portion.
  • a diffusion region 65A and a second diffusion region 65B are provided.
  • the silicon base portion 64 has a rectangular flat plate shape in plan view and is made of high resistance single crystal silicon.
  • the silicon base portion 14 of the light emitting device 10 according to the first embodiment has the through holes 14A and 14B, whereas the silicon base portion 64 does not have the through holes.
  • the insulating films 63A, 63B, 63C, and 63D are made of an insulator such as glass.
  • the insulating film 63A is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover a portion excluding the first and second diffusion regions 65A and 65B.
  • the insulating film 63 ⁇ / b> B is provided on the second surface 61 ⁇ / b> B side of the mounting substrate 61 so as to cover the surface of the silicon base portion 64.
  • the insulating film 63 ⁇ / b> C is provided so as to cover the side surface of the silicon base 64.
  • the insulating film 63D is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover a part of the insulating film 63A and a part of the first and second wiring electrodes 68A and 68B.
  • the first and second mounting electrodes 66A and 66B are configured in the same manner as the first and second mounting electrodes 16A and 16B of the light emitting device 10 according to the first embodiment, and are for mounting the LED element 2. Is provided.
  • the first mounting electrode 66A is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover a part of the insulating film 63D and a part of the first wiring electrode 68A. 68A.
  • the first mounting electrode 66A is electrically connected to the first element terminal electrode 23A by the bump 31.
  • the second mounting electrode 66B is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover a part of the insulating film 63D and a part of the second wiring electrode 68B. 68B.
  • the second mounting electrode 66B is electrically connected to the second element terminal electrode 23B by the bump 32.
  • the first connection electrode 67A is provided on the side surface side of the mounting substrate 61 so as to cover the insulating film 63C, and electrically connects the first terminal electrode 62A and the first wiring electrode 68A.
  • the second connection electrode 67B is provided on the side surface side of the mounting substrate 61 so as to cover the insulating film 63C, and electrically connects the second terminal electrode 62B and the second wiring electrode 68B.
  • the first wiring electrode 68A is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover the first connection electrode 67A and the first diffusion region 65A. 1 diffusion region 65A.
  • the second wiring electrode 68B is provided on the first surface 61A side of the mounting substrate 61 so as to cover the second connection electrode 67B and the second diffusion region 65B. 2 diffusion regions 65B.
  • the first terminal electrode 62A is provided on the second surface 61B side of the mounting substrate 61 so as to cover a part of the insulating film 63B and the first connection electrode 67A. For this reason, the first terminal electrode 62A is connected to the first connection electrode 67A.
  • the second terminal electrode 62B is provided on the second surface 61B side of the mounting substrate 61 so as to cover a part of the insulating film 63B and the second connection electrode 67B. For this reason, the second terminal electrode 62B is connected to the second connection electrode 67B.
  • the first and second terminal electrodes 62A and 62B are connected to the electrodes of the circuit board on which the light emitting device 60 is mounted.
  • the first and second connection electrodes 67 ⁇ / b> A and 67 ⁇ / b> B are provided on the side surface of the mounting substrate 61.
  • the first and second connection electrodes 67A and 67B are formed with grooves using a method such as dicing, etching, or sandblasting when the silicon base 64 is in a wafer state, and the grooves are filled with metal by a plating method or the like. And so on. Therefore, the first and second connection electrodes can be easily formed as compared with the configuration in which the first and second connection electrodes are provided in the through holes of the silicon base as in the first embodiment. it can.
  • the light emitting device 70 according to the present embodiment has the same circuit configuration as the light emitting device 10 according to the first embodiment, but the configuration of the mounting substrate is different. For this reason, the light emitting device 70 includes a mounting substrate 71 having a configuration different from that of the mounting substrate 11 of the light emitting device 10, but the other configurations are substantially the same.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the light emitting device 70 according to the present embodiment, and shows a cross section of the mounting substrate 71 and a side surface of the LED element 2.
  • the light emitting device 70 according to the present embodiment includes the LED element 2 and a mounting substrate 71.
  • the mounting substrate 71 has a first surface 71A and a second surface 71B facing the first surface 71A.
  • the mounting substrate 71 includes a first terminal electrode 72A, a second terminal electrode 72B, insulating films 73A and 73B, a silicon base portion 74, a semiconductor element portion 75, a first mounting electrode 76A, and a second mounting electrode 72A.
  • a mounting electrode 76B, a first wiring electrode 78A, and a second wiring electrode 78B are provided.
  • the insulating films 73A and 73B are made of an insulator such as glass.
  • the insulating film 73A covers all portions of the side surface of the mounting substrate 71 and portions other than the first and second diffusion regions 75A and 75B of the silicon base 74 on the first surface 71A side of the mounting substrate 71. Is provided.
  • the insulating film 73B is provided on the first surface 71A side of the mounting substrate 71 so as to cover a part of the insulating film 73A and a part of the first and second wiring electrodes 78A and 78B.
  • the semiconductor element portion 75 is configured in the same manner as the semiconductor element portion 15 of the light emitting device 10 according to the first embodiment, and constitutes a Zener diode that is a semiconductor electrostatic discharge protection element portion.
  • a diffusion region 75A and a second diffusion region 75B are provided.
  • the silicon base 74 has a rectangular flat plate shape in plan view, and includes a first semiconductor base 74A made of low-resistance single crystal silicon, a second semiconductor base 74B made of low-resistance single crystal silicon, and an insulating material such as glass. And an insulator portion 74C made of a body.
  • the insulator part 74C is disposed between the first semiconductor base part 74A and the second semiconductor base part 74B, and insulates the first semiconductor base part 74A and the second semiconductor base part 74B.
  • a semiconductor element portion 75 is provided in the first semiconductor base portion 74A.
  • the first semiconductor base portion 74A functions as a first connection electrode that electrically connects the first terminal electrode 72A and the first wiring electrode 78A.
  • the second semiconductor base 74B functions as a second connection electrode that electrically connects the second terminal electrode 72B and the second wiring electrode 78B.
  • the first terminal electrode 72A is provided on the second surface 71B side of the mounting substrate 71 so as to cover the first semiconductor base 74A. For this reason, the first terminal electrode 72A is connected to the first semiconductor base 74A.
  • the second terminal electrode 72B is provided on the second surface 71B side of the mounting substrate 71 so as to cover the second semiconductor base 74B. For this reason, the second terminal electrode 72B is connected to the second semiconductor base 74B.
  • the first and second terminal electrodes 72A and 72B are connected to the electrodes of the circuit board on which the light emitting device 70 is mounted.
  • the first and second mounting electrodes 76A and 76B are provided for mounting the LED element 2.
  • the first mounting electrode 76A is provided on the first surface 71A side of the mounting substrate 71 so as to cover a part of the insulating film 73B and a part of the first wiring electrode 78A. 78A.
  • the first mounting electrode 76A is electrically connected to the first element terminal electrode 23A by the bump 31.
  • the second mounting electrode 76B is provided on the first surface 71A side of the mounting substrate 71 so as to cover a part of the insulating film 73B and a part of the second wiring electrode 78B. 78B.
  • the second mounting electrode 76B is electrically connected to the second element terminal electrode 23B by the bump 32.
  • the first wiring electrode 78A is provided on the first surface 71A side of the mounting substrate 71 so as to cover a part of the first semiconductor base portion 74A and the first diffusion region 75A, and the first semiconductor base portion. 74A and the first diffusion region 75A are connected.
  • the second wiring electrode 78B is provided on the first surface 71A side of the mounting substrate 71 so as to cover a part of the second semiconductor base 74B and the second diffusion region 75B, and the second semiconductor base 74B and the second diffusion region 75B are connected.
  • the first mounting electrode 76A, the first wiring electrode 78A, the first semiconductor base portion 74A, and the first terminal electrode 72A constitute a first wiring portion.
  • the first element terminal electrode 23A, which is the anode of the LED element 2, and the first diffusion region 75A, which is the cathode of the Zener diode, are connected by a first wiring portion.
  • the second mounting electrode 76B, the second wiring electrode 78B, the second semiconductor base 74B, and the second terminal electrode 72B constitute a second wiring portion.
  • the second element terminal electrode 23B, which is the cathode of the LED element 2, and the second diffusion region 75B, which is the anode of the Zener diode are connected by a second wiring portion.
  • the silicon base 74 is made of low-resistance single crystal silicon, and the first and second semiconductor bases 74A and 74B function as connection electrodes.
  • a groove is formed on a low-resistance single crystal silicon substrate by using a method such as dicing, wet etching, or sand blasting, and the groove is filled with an insulating material such as polysilicon, glass, or resin. It can be realized by forming a body part.
  • the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the through hole is provided in the silicon base as in the first embodiment.
  • the present invention can be carried out, but the description of the embodiment is merely an example, and any light emitting element device can be used as long as the operational effects of the present invention are within the scope described in the claims. Can also be obtained.
  • LED element semiconductor light emitting diode element 21 ... Sapphire substrate 22 ...

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Abstract

 内蔵されているESD保護素子のリーク電流の増加が起こりにくい実装基板と、この実装基板と発光素子を備え、発光効率の低下が起こりにくい発光装置を実現する。発光装置(10)は、発光素子(2)と、発光素子(2)が実装される第1の面(11A)と、第1の面(11A)と対向する第2の面(11B)とを有し、第1の面(11A)側に設けられ、発光素子(2)と接続されている、半導体静電気放電保護素子部(15)と、平面視した際に半導体静電気放電保護素子部(15)の全体を覆うように設けられている非透明電極(16A)と、を備える、実装基板(11)と、を備える。

Description

実装基板及び発光装置
 本発明は、発光素子が実装される実装基板と、発光素子と実装基板とを備える発光装置に関する。
 近年、消費電力が少なく長寿命な発光装置である半導体発光ダイオード(以下、LED:LightEmitting Diode)装置を用いた照明装置の普及が進んでいる。照明装置などに用いられるLED装置は、発光素子であるLED素子と、LED素子が実装される実装基板と、を備えている。実装基板は、アルミナなどのセラミックからなる。このようなLED装置は、照明装置を構成している回路基板に実装される。
 従来のLED装置は、LED素子が静電気により破壊されることを防ぐため、LED素子を静電気から保護する静電気放電(以下、ESD:ElectroStaticDischarge)保護素子を備えている。ESD保護素子としては、バリスタやツェナーダイオードなどが用いられる。従来のLED装置では、ESD保護素子は、LED素子とともに実装基板の1つの面に実装される。
 しかし、上記のような従来のLED装置では、LED素子とESD保護素子とが実装基板の1つの面に並べて実装されるため実装基板の面積が大きくなり、LED装置の小型化が困難である。そこで、実装基板の第1の面にLED素子を実装し、第1の面と対向する第2の面にESD保護素子を実装したLED装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
 ここで、特許文献1を参考にした発光装置の構成について説明する。図8(A)は、特許文献1を参考にした発光装置101の模式図である。図8(A)に示すように、発光装置101は、LED素子102と、ESD保護素子106と、実装基板110と、を備えている。
 LED素子102は、実装基板110の第1の面に実装されている。LED素子102は、ワイヤ104によって実装基板110の電極と電気的に接続されている。実装基板110の第1の面には、LED素子102の周りに空間を形成するように、壁部120が設けられている。壁部120によって形成されたLED素子102の周りの空間は、透明封止体130により封止されている。透明封止体130は、LED素子102から発生する紫外線を吸収する紫外線吸収剤や単色光を白色光に変換させる蛍光体などを含有している。ESD保護素子106は、実装基板110の第1の面と対向する第2の面に実装されている。ESD保護素子106は、ワイヤ108によって実装基板110の電極と電気的に接続されている。実装基板110の第2の面には、ESD保護素子106の周りに空間を形成するように、開口部を有する第2基板140が設けられている。第2基板140によって形成されたESD保護素子106の周りの空間は、封止体150により封止されている。発光装置101は、側面型LED装置である。
 発光装置101では、LED素子102で発生する熱によって、LED素子102の発光効率が低下したり、透明封止体130に含有されている蛍光体などが劣化したりすることがある。そのため、LED素子102で発生する熱を、外部に効率的に放出することが望まれる。しかしながら、発光装置101では、ESD保護素子106、第2基板140、封止体150が実装基板110の第2の面に設けられているため、LED素子102で発生する熱を実装基板110の第2の面から直接放出することができない。よって、発光装置101では、放熱性が低くならざるをえない。実装基板110や第2基板140を貫通するサーマルビアを設けることで放熱性を改善することはできるが、サーマルビアが設けられる領域の分だけ実装基板110の面積が大きくなるためLED装置の小型化が困難になると共に、構造や製造方法が複雑化するため製造コストが高くなる。また、発光装置101では、実装基板110の互いに対向する2つの面にLED素子102とESD保護素子106とがそれぞれ実装されるため、低背化が困難であるという問題もある。
 そこで、アルミナなどのセラミックよりも熱伝導率が高いシリコンからなる実装基板を用い、ESD保護素子であるツェナーダイオードが実装基板に内蔵されているLED装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
 ここで、特許文献2を参考にした発光装置の構成について説明する。図8(B)は、特許文献2を参考にした発光装置201の模式図である。図8(B)に示すように、発光装置201は、発光素子211と、ツェナーダイオード221と、を備えている。
 発光素子211は、サファイア基板212と、半導体化合物層213と、n側電極214と、p側電極215と、を備えている。半導体化合物層213は、サファイア基板212に形成されており、発光層であるInGaN活性層を含む複数の層からなる。そして、半導体化合物層213のサファイア基板212側の面と対向している面には、n側電極214とp側電極215とが設けられている。n側電極214は、半導体化合物層213の中の一つの層として形成されるn型層に設けられている。p側電極215は、半導体化合物層213の中の一つの層として形成されるp型層に設けられている。n側電極214にはマイクロバンプ216が接合されており、p側電極215にはマイクロバンプ217が接合されている。
 ツェナーダイオード221は、n型シリコン基板222を基材とした実装基板として構成されている。n型シリコン基板222の底面には、n側電極223が設けられている。n型シリコン基板222の上面には、n型シリコン基板222の表面の一部の領域を被覆する酸化膜224が設けられている。n型シリコン基板222の表面における酸化膜224によって覆われていない領域には、p型半導体領域225とn側電極227とがそれぞれ設けられている。p型半導体領域225の上面には、p側電極226が設けられている。ツェナーダイオード221では、p型半導体領域225とn型シリコン基板222とがpn接合を構成している。
 ツェナーダイオード221は、導電性のAgペースト232により、外部の回路基板であるマウント部231上に実装されている。発光素子211は、マイクロバンプ216,217により、ツェナーダイオード221上に実装されている。また、ワイヤ233がp側電極226に接続されている。
 発光装置201は、実装基板であるツェナーダイオード221が、アルミナなどのセラミックよりも熱伝導率が高いシリコンからなるn型シリコン基板222を基材としているため、発光素子211で発生する熱を効率的に放出することができる。また、ツェナーダイオード221は、ESD保護素子として機能するため、別途ESD保護素子を設ける必要が無く、発光装置の小型化を実現することができる。
特開2007-36238号公報 特開平11-251644号公報
 発光装置201では、ESD保護素子であるツェナーダイオード221が発光素子211から発せられる光や周囲の環境光に晒されると、ツェナーダイオード221におけるリーク電流が増加し、発光素子211の発光効率が低下してしまう恐れがある。
 そこで、本発明の目的は、内蔵されているESD保護素子のリーク電流の増加が起こりにくい実装基板と、この実装基板と発光素子を備え、発光素子の発光効率の低下が起こりにくい発光装置を実現することにある。
 本発明に係る実装基板は、第1の面と、第1の面と対向する第2の面とを有し、第1の面側または第2の面側に設けられている半導体静電気放電保護素子部と、平面視した際に半導体静電気放電保護素子部の全体を覆うように設けられている非透明電極と、を備える。本発明に係る実装基板において、平面視した際に、前記半導体静電気放電保護素子部の端縁部は前記非透明電極の端縁部の内側に離れて位置していることが好ましい。
 本発明に係る発光装置は、上記の実装基板と、実装基板の第1の面に実装され、半導体静電気放電保護素子部と接続されている、発光素子と、を備える。
 本発明に係る発光装置において、半導体静電気放電保護素子部は、第1の面側に設けられ、非透明電極は、第1の面側に設けられ、発光素子が実装される実装電極であってもよい。また、本発明に係る発光装置において、半導体静電気放電保護素子部は、第2の面側に設けられ、非透明電極は、第2の面側に設けられていてもよい。
 本発明に係る発光装置において、発光素子は、アノードとカソードとを備える半導体発光ダイオード素子であり、半導体静電気放電保護素子部は、アノードとカソードとを備えるツェナーダイオードを構成しており、半導体発光ダイオード素子とツェナーダイオードとは並列に接続されており、半導体発光ダイオード素子のカソードはツェナーダイオードのアノードと接続されており、半導体発光ダイオード素子のアノードはツェナーダイオードのカソードと接続されていることが好ましい。
 本発明によれば、半導体静電気放電保護素子部は、平面視した際に非透明電極によって全体が覆われるので、発光素子から発せられる光や周囲の環境光は非透明電極によって遮られる。このため、半導体静電気放電保護素子部がこれらの光に晒されることが少なくなり、発光素子から発せられる光や周囲の環境光の影響で半導体静電気放電保護素子部におけるリーク電流が増加することが起こりにくい。また、発光素子の発光効率の低下が起こりにくい。
本発明の第1の実施形態に係る発光装置の等価回路図である。 本発明の第1の実施形態に係る発光装置の構成を説明する図である。 本発明の第1の実施形態に係る発光装置の半導体素子部の構造について説明する図である。 本発明の第2の実施形態に係る発光装置の構成を説明する図である。 本発明の第3の実施形態に係る発光装置の構成を説明する図である。 本発明の第4の実施形態に係る発光装置の構成を説明する図である。 本発明の第5の実施形態に係る発光装置の構成を説明する図である。 従来の発光装置の構成例について説明する図である。
 以下、本発明の第1の実施形態に係る発光装置について説明する。
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る発光装置10の等価回路図である。
 本実施形態に係る発光装置10は、発光素子であるLED素子2と、実装基板11と、を備えている。実装基板11は、ツェナーダイオード3を内蔵している。LED素子2は、実装基板11に実装されており、ツェナーダイオード3と並列接続されている。ここで、LED素子2のカソードはツェナーダイオード3のアノードと接続されており、LED素子2のアノードはツェナーダイオード3のカソードと接続されている。ツェナーダイオード3は、LED素子2を静電気から保護する。すなわち、ツェナーダイオード3は、半導体静電気放電保護素子部である。
 図2は、本実施形態に係る発光装置10の構成を説明する模式図である。図2(A)には、実装基板11の断面と、LED素子2の側面とを示している。図2(B)には、LED素子2を透視して発光装置10を平面視した状態を示している。図2(B)では、LED素子2の外形を破線で示している。
 LED素子2は、サファイア基板21と、半導体化合物層22と、第1の素子端子電極23Aと、第2の素子端子電極23Bと、を備えている。
 半導体化合物層22は、サファイア基板21に設けられている。半導体化合物層22は、発光層であるInGaN活性層(不図示)、p型半導体層(不図示)、n型半導体層(不図示)を含む複数の層からなる。p型半導体層(不図示)とn型半導体層(不図示)とは、半導体化合物層22におけるサファイア基板21側の面と対向している面に露出するように設けられている。第1の素子端子電極23Aは、半導体化合物層22におけるサファイア基板21側の面と対向している面に露出しているp型半導体層(不図示)に設けられている。第2の素子端子電極23Bは、半導体化合物層22におけるサファイア基板21側の面と対向している面に露出しているn型半導体層(不図示)に設けられている。
 第1の素子端子電極23Aは、LED素子2のアノードとして機能するものであり、バンプ31が接合されている。第2の素子端子電極23Bは、LED素子2のカソードとして機能するものであり、バンプ32が接合されている。なお、ここでは、第1,第2の素子端子電極23A,23Bは、有色の金属からなる非透明金属電極である。第1,第2の素子端子電極23A,23Bは、例えば、金膜とニッケル膜とチタン膜と銅膜とが順に積層されてなる積層電極である。また、バンプ31,32も、有色の金属からなる。
 実装基板11は、第1の端子電極12Aと、第2の端子電極12Bと、絶縁膜13A,13B,13C,13Dと、シリコン基部14と、半導体素子部15と、第1の実装電極16Aと、第2の実装電極16Bと、第1の接続電極17Aと、第2の接続電極17Bと、第1の配線電極18Aと、第2の配線電極18Bと、を備えている。
 実装基板11は、第1の面11Aと、第1の面11Aに対向する第2の面11Bとを有する。LED素子2は、実装基板11の第1の面11Aに実装されている。
 シリコン基部14は、平面視して矩形の平板状であり、高抵抗単結晶シリコンからなる。実装基板11を構成するシリコン基部14が単結晶シリコンからなるため、実装基板11の熱伝導率は高い。このため、発光装置10では、LED素子2で発生する熱を外部に効率的に放出することができ、LED素子2の発光効率の低下やLED素子2に設けられる蛍光体(不図示)の劣化が起こりにくい。シリコン基部14は、貫通孔14A,14Bを有する。
 絶縁膜13A,13B,13C,13Dは、ガラスなどの絶縁体からなる。絶縁膜13Aは、実装基板11の第1の面11A側において、シリコン基部14における貫通孔14A,14Bと詳細を後述する第1,第2の拡散領域15A,15Bとを除く部分を覆うように設けられている。絶縁膜13Bは、実装基板11の第2の面11B側において、シリコン基部14における貫通孔14A,14Bを除く部分を覆うように設けられている。絶縁膜13Cは、貫通孔14A,14Bの内周面の全面を覆うように設けられている。絶縁膜13Dは、実装基板11の第1の面11A側において、絶縁膜13Aの一部と、第1,第2の配線電極18A,18Bの一部とを覆うように設けられている。
 第1の接続電極17Aは、貫通孔14Aの内部を充填するように設けられており、第1の端子電極12Aと第1の配線電極18Aとを電気的に接続している。第2の接続電極17Bは、貫通孔14Bの内部を充填するように設けられており、第2の端子電極12Bと第2の配線電極18Bとを電気的に接続している。
 第1,第2の接続電極17A,17Bは、貫通孔14A,14Bの内周面を覆うように膜状に設けられたものであってもよい。その場合には、貫通孔14A,14Bの内部を充填するように樹脂をさらに設けてもよい。
 第1の端子電極12Aは、実装基板11の第2の面11B側において、絶縁膜13Bの一部と、第1の接続電極17A全体とを覆うように設けられている。このため、第1の端子電極12Aは、第1の接続電極17Aと接続されている。第2の端子電極12Bは、実装基板11の第2の面11B側において、絶縁膜13Bの一部と、第2の接続電極17B全体とを覆うように設けられている。このため、第2の端子電極12Bは、第2の接続電極17Bと接続されている。第1,第2の端子電極12A,12Bは、発光装置10が搭載される回路基板の電極と接続される。第1,第2の端子電極12A,12Bは、例えば、金膜とニッケル膜と銅膜とが順に積層されてなる積層電極である。
 第1,第2の実装電極16A,16Bは、LED素子2を実装するために設けられている。第1の実装電極16Aは、実装基板11の第1の面11A側において絶縁膜13Dの一部と第1の配線電極18Aの一部とを覆うように設けられており、第1の配線電極18Aに接続されている。第1の実装電極16Aは、バンプ31により第1の素子端子電極23Aと電気的に接続されている。第2の実装電極16Bは、実装基板11の第1の面11A側において絶縁膜13Dの一部と第2の配線電極18Bの一部とを覆うように設けられており、第2の配線電極18Bに接続されている。第2の実装電極16Bは、バンプ32により第2の素子端子電極23Bと電気的に接続されている。
 なお、ここでは、第1,第2の実装電極16A,16Bは、有色の金属からなる非透明金属電極である。第1,第2の実装電極16A,16Bは、例えば、金膜とニッケル膜とチタン膜と銅膜とが順に積層されてなる積層電極である。
 第1の配線電極18Aは、実装基板11の第1の面11A側において第1の接続電極17Aと第1の拡散領域15Aとを覆うように設けられており、第1の接続電極17Aと第1の拡散領域15Aとに接続されている。
 第2の配線電極18Bは、実装基板11の第1の面11A側において第2の接続電極17Bと第2の拡散領域15Bとを覆うように設けられており、第2の接続電極17Bと第2の拡散領域15Bとに接続されている。
 半導体素子部15は、半導体静電気放電保護素子部であるツェナーダイオード3を構成するものである。半導体素子部15は、実装基板11の第1の面11A側に設けられており、第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとを備えている。
 ここで、半導体素子部15の構成例について説明する。
 図3は、本実施形態に係る発光装置10の半導体素子部15の構造について説明する図である。
 半導体素子部15は、不純物濃度の低いn型半導体領域(n-)を備えている。第1,第2の拡散領域15A,15Bは、n型半導体領域(n-)の表面近傍の部分に不純物をドープすることで形成されている。第1の拡散領域15Aは、不純物濃度の高いn型半導体領域(n+)である。第2の拡散領域15Bは、不純物濃度の高いp型半導体領域(p+)である。そして、第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとは、間隔を隔てて配置されている。半導体素子部15では、p型半導体領域(p+)である第2の拡散領域15Bと、絶縁体層であるn型半導体領域(n-)における第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとの間に位置する部分と、n型半導体領域(n+)である第1の拡散領域15Aとにより、ツェナーダイオード3がPINダイオードとして構成されている。そのため、第2の拡散領域15Bがツェナーダイオード3のアノードとなり、第1の拡散領域15Aがツェナーダイオード3のカソードとなっている。
 なお、半導体素子部15において、第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとは、絶縁体層により間隔を隔てることなく、互いに隣接するように構成してもよい。その場合、半導体素子部15では、p型半導体領域(p+)である第2の拡散領域15Bと、n型半導体領域(n+)である第1の拡散領域15Aとにより、ツェナーダイオード3がPNダイオードとして構成されることになる。
 また、半導体素子部15において、絶縁体層の極性を反転させたり、第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとで極性を入れ替えたりしてもよい。第1の拡散領域15Aと第2の拡散領域15Bとで極性を入れ替える場合には、ツェナーダイオード3のアノードとカソードとが入れ替わるため、LED素子2におけるアノードとカソードとを入れ替えるように構成するとよい。
 図2(A)に示すように、第1の拡散領域15Aは、第1の配線電極18Aと第1の接続電極17Aとを介して第1の端子電極12Aに接続されている。また、第1の拡散領域15Aは、第1の配線電極18Aを介して第1の実装電極16Aに接続されている。第1の実装電極16Aは、LED素子2のアノードにあたる第1の素子端子電極23Aとバンプ31を介して接続されている。
 図2(A)に示すように、第2の拡散領域15Bは、第2の配線電極18Bと第2の接続電極17Bとを介して第2の端子電極12Bに接続されている。また、第2の拡散領域15Bは、第2の配線電極18Bを介して第2の実装電極16Bに接続されている。第2の実装電極16Bは、LED素子2のカソードにあたる第2の素子端子電極23Bとバンプ32を介して接続されている。
 第1の実装電極16Aと第1の配線電極18Aと第1の接続電極17Aと第1の端子電極12Aとは、第1の配線部を構成している。LED素子2のアノードである第1の素子端子電極23Aとツェナーダイオード3のカソードである第1の拡散領域15Aとは、第1の配線部によって接続されている。第2の実装電極16Bと第2の配線電極18Bと第2の接続電極17Bと第2の端子電極12Bとは、第2の配線部を構成している。LED素子2のカソードである第2の素子端子電極23Bとツェナーダイオード3のアノードである第2の拡散領域15Bとは、第2の配線部によって接続されている。したがって、LED素子2と半導体素子部15からなるツェナーダイオード3とは、カソードとアノードとの向きを互いに逆向きにして並列接続されており、図1で示した回路構成が実現されている。この回路構成では、半導体素子部15が、LED素子2に対するESD保護回路として機能するツェナーダイオード3を構成しているため、静電気耐性が良好なものになる。
 また、図2(B)に示すように、発光装置10を平面視すると、第1の実装電極16Aによって半導体素子部15の全体が覆われており、半導体素子部15の端縁部は第1の実装電極16Aの端縁部の内側に離れて位置している。このため、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光は第1の実装電極16Aによって遮られるため、半導体素子部15がこれらの光に晒されることが少なくなる。よって、発光装置10では、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光の影響で半導体素子部15からなるツェナーダイオード3におけるリーク電流が増加することが起こりにくく、LED素子2の発光効率が高い状態を維持することができる。
 このように、発光装置10では、第1の実装電極16Aによってこれらの光を遮ることができるため、新たな部材を設けることなく半導体素子部15がこれらの光に晒されることを防ぐことができる。
 第1の実装電極16AがITOなどによる透明電極である場合、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光の波長によっては、これらの光を完全に遮ることができない可能性がある。本実施形態のように、第1の実装電極16Aが有色の金属からなる非透明金属電極である場合には、これらの光の波長にかかわらず、これらの光をより確実に遮ることができる。第1の実装電極16Aは、導電性樹脂などの非金属からなるものであってもよいが、金属や合金からなる方がこれらの光をより確実に遮ることができるため好ましい。第1の実装電極16Aを構成する材料や構造などは、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光の波長を考慮し、これらの光をより確実に遮ることができるように選定される。
 本実施形態では、LED素子2とツェナーダイオード3とを並列接続する回路構成について説明したが、実装基板11の第2の面11Bに、グランド接続用の端子電極を設け、グランド接続用の端子電極にツェナーダイオードの一端を接続するように構成してもよい。本実施形態では、半導体素子部15がツェナーダイオード3を構成しているが、半導体素子部15がバリスタを構成するものであってもよい。
 次に、本発明の第2の実施形態に係る発光装置40について説明する。
 本実施形態に係る発光装置40は、第1の実施形態に係る発光装置10と同じ回路構成であるが、半導体素子部が設けられている位置が異なる。このため、発光装置40は、発光装置10の実装基板11と構成が異なる実装基板41を備えているが、その他の構成はほぼ同じである。
 図4は、本実施形態に係る発光装置40の構成を説明する模式断面図であり、実装基板41の断面と、LED素子2の側面とを示している。本実施形態に係る発光装置40は、LED素子2と、実装基板41と、を備えている。実装基板41は、第1の面41Aと、第1の面41Aに対向する第2の面41Bとを有する。LED素子2は、実装基板41の第1の面41Aに実装されている。実装基板41は、第1の端子電極42Aと、第2の端子電極42Bと、絶縁膜43A,43B,43C,43Dと、シリコン基部44と、半導体素子部45と、第1の実装電極46Aと、第2の実装電極46Bと、第1の接続電極47Aと、第2の接続電極47Bと、第1の配線電極48Aと、第2の配線電極48Bと、を備えている。
 シリコン基部44は、第1の実施形態に係る発光装置10のシリコン基部14と同様に、平面視して矩形の平板状で高抵抗単結晶シリコンからなり、貫通孔44A,44Bを有する。第1の接続電極47Aは、貫通孔44Aの内部を充填するように設けられており、第1の実装電極46Aと第1の配線電極48Aとを電気的に接続している。第2の接続電極47Bは、貫通孔44Bの内部を充填するように設けられており、第2の実装電極46Bと第2の配線電極48Bとを電気的に接続している。
 絶縁膜43A,43B,43C,43Dは、ガラスなどの絶縁体からなる。絶縁膜43Aは、実装基板41の第1の面41A側において、シリコン基部44における貫通孔44A,44Bを除く部分を覆うように設けられている。絶縁膜43Bは、実装基板41の第2の面41B側において、シリコン基部44における貫通孔44A,44Bと詳細を後述する第1,第2の拡散領域45A,45Bとを除く部分を覆うように設けられている。絶縁膜43Cは、貫通孔44A,44Bの内周面の全面を覆うように設けられている。絶縁膜43Dは、実装基板41の第2の面41B側において、絶縁膜43Bの一部と、第1,第2の配線電極48A,48Bの一部とを覆うように設けられている。
 第1の端子電極42Aは、実装基板41の第2の面41B側において、絶縁膜43Dの一部と第1の配線電極48Aの一部とを覆うように設けられており、第1の配線電極48Aに接続されている。第2の端子電極42Bは、実装基板41の第2の面41B側において、絶縁膜43Dの一部と第2の配線電極48Bの一部とを覆うように設けられており、第2の配線電極48Bに接続されている。第1,第2の端子電極42A,42Bは、発光装置40が搭載される回路基板の電極と接続される。なお、ここでは、第1,第2の端子電極42A,42Bは、有色の金属からなる非透明金属電極である。第1,第2の端子電極42A,42Bは、例えば、金膜とニッケル膜と銅膜とが順に積層されてなる積層電極である。
 第1,第2の実装電極46A,46Bは、LED素子2を実装するために設けられている。第1の実装電極46Aは、実装基板41の第1の面41A側において、絶縁膜43Aの一部と、第1の接続電極47A全体とを覆うように設けられている。このため、第1の実装電極46Aは、第1の接続電極47Aと接続されている。第1の実装電極46Aは、バンプ31により第1の素子端子電極23Aと電気的に接続されている。第2の実装電極46Bは、実装基板41の第1の面41A側において、絶縁膜43Aの一部と、第2の接続電極47B全体とを覆うように設けられている。このため、第2の実装電極46Bは、第2の接続電極47Bと接続されている。第2の実装電極46Bは、バンプ32により第2の素子端子電極23Bと電気的に接続されている。第1,第2の実装電極46A,46Bは、例えば、金膜とニッケル膜とチタン膜と銅膜とが順に積層されてなる積層電極である。
 第1の配線電極48Aは、実装基板41の第2の面41B側において第1の接続電極47Aと第1の拡散領域45Aとを覆うように設けられており、第1の接続電極47Aと第1の拡散領域45Aとに接続されている。第2の配線電極48Bは、実装基板41の第2の面41B側において第2の接続電極47Bと第2の拡散領域45Bとを覆うように設けられており、第2の接続電極47Bと第2の拡散領域45Bとに接続されている。
 半導体素子部45は、半導体静電気放電保護素子部であるツェナーダイオードを構成するものである。半導体素子部45は、実装基板41の第2の面41B側に設けられており、第1の拡散領域45Aと第2の拡散領域45Bとを備えている。半導体素子部45は、不純物濃度の低いn型半導体領域(n-)を備えている。第1,第2の拡散領域45A,45Bは、n型半導体領域(n-)の表面近傍の部分に不純物をドープすることで形成されている。第1の拡散領域45Aは、不純物濃度の高いn型半導体領域(n+)である。第2の拡散領域45Bは、不純物濃度の高いp型半導体領域(p+)である。そして、第1の拡散領域45Aと第2の拡散領域45Bとは、間隔を隔てて配置されている。半導体素子部45では、p型半導体領域(p+)である第2の拡散領域45Bと、絶縁体層であるn型半導体領域(n-)における第1の拡散領域45Aと第2の拡散領域45Bとの間に位置する部分と、n型半導体領域(n+)である第1の拡散領域45Aとにより、ツェナーダイオードがPINダイオードとして構成されている。そのため、第2の拡散領域45Bがツェナーダイオードのアノードとなり、第1の拡散領域45Aがツェナーダイオードのカソードとなっている。
 図4に示すように、第1の拡散領域45Aは、第1の配線電極48Aを介して第1の端子電極42Aに接続されている。また、第1の拡散領域45Aは、第1の配線電極48Aと第1の接続電極47Aとを介して第1の実装電極46Aに接続されている。第1の実装電極46Aは、LED素子2のアノードにあたる第1の素子端子電極23Aとバンプ31を介して接続されている。第1の実装電極46Aと第1の配線電極48Aと第1の接続電極47Aと第1の端子電極42Aとは、第1の配線部を構成している。LED素子2のアノードである第1の素子端子電極23Aとツェナーダイオードのカソードである第1の拡散領域45Aとは、第1の配線部によって接続されている。第2の拡散領域45Bは、第2の配線電極48Bを介して第2の端子電極42Bに接続されている。また、第2の拡散領域45Bは、第2の配線電極48Bと第2の接続電極47Bとを介して第2の実装電極46Bに接続されている。第2の実装電極46Bは、LED素子2のカソードにあたる第2の素子端子電極23Bとバンプ32を介して接続されている。第2の実装電極46Bと第2の配線電極48Bと第2の接続電極47Bと第2の端子電極42Bとは、第2の配線部を構成している。LED素子2のカソードである第2の素子端子電極23Bとツェナーダイオードのアノードである第2の拡散領域45Bとは、第2の配線部によって接続されている。したがって、LED素子2と半導体素子部45からなるツェナーダイオードとは、カソードとアノードとの向きを互いに逆向きにして並列接続されている。この回路構成では、半導体素子部45が、LED素子2に対するESD保護回路として機能するツェナーダイオードを構成しているため、静電気耐性が良好なものになる。
 発光装置40を平面視すると、第1の端子電極42Aによって半導体素子部45の全体が覆われており、半導体素子部45の端縁部は第1の端子電極42Aの端縁部の内側に離れて位置している。このため、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光は第1の端子電極42Aによって遮られるため、半導体素子部45がこれらの光に晒されることが少なくなる。よって、発光装置40では、LED素子2から発せられる光や周囲の環境光の影響で半導体素子部45からなるツェナーダイオードにおけるリーク電流が増加することが起こりにくく、LED素子2の発光効率が高い状態を維持することができる。このように、発光装置40では、第1の端子電極42Aによってこれらの光を遮ることができるため、新たな部材を設けることなく半導体素子部45がこれらの光に晒されることを防ぐことができる。
 一般に、半導体デバイスでは、温度が高くなるとリーク電流が増加することがある。本実施形態では、半導体素子部45が実装基板41の第2の面41B側に設けられていることから、半導体素子部45はLED素子2から十分に離されている。このため、半導体素子部45はLED素子2で生じる熱の影響を受けにくく、半導体素子部45からなるツェナーダイオードにおけるリーク電流が増加することが起こりにくい。よって、LED素子2の発光効率が高い状態を維持することができる。また、本実施形態では、半導体素子部45が実装基板41の第1の面41A側に設けられていないことから、第1の面41Aの平坦性が高い。このため、LED素子2と実装基板41との接合強度を高くすることができる。
 次に、本発明の第3の実施形態に係る発光装置50について説明する。
 本実施形態に係る発光装置50は、第1の実施形態に係る発光装置10と同じ回路構成であるが、半導体素子部と第1,第2の配線電極の構成が異なる。このため、発光装置50は、発光装置10の実装基板11と構成が異なる実装基板51を備えているが、その他の構成はほぼ同じである。
 本実施形態に係る発光装置50は、LED素子と、実装基板51と、を備えている。実装基板51は、第1の実施形態に係る発光装置10の実装基板11と同様に、LED素子を実装するために設けられている第1,第2の実装電極と絶縁膜13Dとを備えている。図5は、本実施形態に係る発光装置50において、LED素子と第1,第2の実装電極と絶縁膜13Dの一部とを透視して平面視した平面図である。図5では、LED素子と第1,第2の実装電極と絶縁膜13Dの一部との図示を省略している。実装基板51は、半導体素子部55を備えている。
 第1の実施形態に係る発光装置10の半導体素子部15が第1,第2の拡散領域15A,15Bを備えているのに対して、半導体素子部55は第1の拡散領域55Aと第2の拡散領域55Bと第3の拡散領域55Cを備えている。第1~第3の拡散領域55A~55Cは、それぞれ平面視して長方形状であり、互いに間隔を隔てて並べて配置されている。半導体素子部55は、不純物濃度の低いn型半導体領域(n-)を備えている。第1~第3の拡散領域55A~55Cは、n型半導体領域(n-)の表面近傍の部分に不純物をドープすることで形成されている。中央に位置する第2の拡散領域55Bは、不純物濃度の高いn型半導体領域(n+)である。第2の拡散領域55Bの両脇に位置する第1,第3の拡散領域55A,55Cは、不純物濃度の高いp型半導体領域(p+)である。n型半導体領域(n-)における、第1の拡散領域55Aと第2の拡散領域55Bとの間に位置する部分と、第2の拡散領域55Bと第3の拡散領域55Cとの間に位置する部分とは、絶縁体層である。半導体素子部55では、p型半導体領域(p+)である第1の拡散領域55Aと、n型半導体領域(n-)における第1の拡散領域55Aと第2の拡散領域55Bとの間に位置する部分と、n型半導体領域(n+)である第2の拡散領域55Bとにより、第1のPINダイオードが構成されており、p型半導体領域(p+)である第3の拡散領域55Cと、n型半導体領域(n-)における第3の拡散領域55Cと第2の拡散領域55Bとの間に位置する部分と、n型半導体領域(n+)である第2の拡散領域55Bとにより、第2のPINダイオードが構成されている。第1,第2のPINダイオードは、ツェナーダイオードを構成している。
 第1,第2の配線電極58A,58Bは櫛歯状の部分を有する形状である。第1の配線電極58Aは、櫛歯電極58A1を備えている。櫛歯電極58A1は、平面視して長方形状であり、第1の配線電極58Aの一部から突出するように設けられている。櫛歯電極58A1は、第2の拡散領域55Bを覆うように設けられており、第2の拡散領域55Bと接続されている。
 第2の配線電極58Bは、櫛歯電極58B1,58B2を備えている。櫛歯電極58B1,58B2は、平面視して長方形状であり、第2の配線電極58Bの一部から突出するように設けられている。櫛歯電極58B1は、第1の拡散領域55Aを覆うように設けられており、第1の拡散領域55Aと接続されている。櫛歯電極58B2は、第3の拡散領域55Cを覆うように設けられており、第3の拡散領域55Cと接続されている。
 発光装置50では、半導体素子部55に2つのPINダイオードを構成することにより、半導体素子部55が構成するツェナーダイオードの電流容量を大きくすることができ、ツェナーダイオードに多くの電流が流れても、電流によってツェナーダイオードが破壊されることを防ぐことができる。
 なお、本実施形態では半導体素子部に2つのPINダイオードを構成する例を示しているが、より多くの櫛歯電極と拡散領域とを設けて多数のPINダイオードやPNダイオードを構成することもできる。
 次に、本発明の第4の実施形態に係る発光装置60について説明する。
 本実施形態に係る発光装置60は、第1の実施形態に係る発光装置10と同じ回路構成であるが、実装基板の電極の構成が異なる。このため、発光装置60は、発光装置10の実装基板11と構成が異なる実装基板61を備えているが、その他の構成はほぼ同じである。
 図6は、本実施形態に係る発光装置60の構成を説明する模式断面図であり、実装基板61の断面と、LED素子2の側面とを示している。
 本実施形態に係る発光装置60は、LED素子2と、実装基板61とを備えている。実装基板61は、第1の面61Aと、第1の面61Aに対向する第2の面61Bとを有する。
 実装基板61は、第1の端子電極62Aと、第2の端子電極62Bと、絶縁膜63A,63B,63C,63Dと、シリコン基部64と、半導体素子部65と、第1の実装電極66Aと、第2の実装電極66Bと、第1の接続電極67Aと、第2の接続電極67Bと、第1の配線電極68Aと、第2の配線電極68Bと、を備えている。
 半導体素子部65は、第1の実施形態に係る発光装置10の半導体素子部15と同様に構成されており、半導体静電気放電保護素子部であるツェナーダイオードを構成するものであって、第1の拡散領域65Aと第2の拡散領域65Bとを備えている。シリコン基部64は、平面視して矩形の平板状であり、高抵抗単結晶シリコンからなる。第1の実施形態に係る発光装置10のシリコン基部14が貫通孔14A,14Bを有するのに対して、シリコン基部64は貫通孔を有していない。
 絶縁膜63A,63B,63C,63Dは、ガラスなどの絶縁体からなる。絶縁膜63Aは、実装基板61の第1の面61A側において、第1,第2の拡散領域65A,65Bを除く部分を覆うように設けられている。絶縁膜63Bは、実装基板61の第2の面61B側において、シリコン基部64の表面を覆うように設けられている。絶縁膜63Cは、シリコン基部64の側面を覆うように設けられている。絶縁膜63Dは、実装基板61の第1の面61A側において、絶縁膜63Aの一部と、第1,第2の配線電極68A,68Bの一部とを覆うように設けられている。
 第1,第2の実装電極66A,66Bは、第1の実施形態に係る発光装置10の第1,第2の実装電極16A,16Bと同様に構成されており、LED素子2を実装するために設けられている。第1の実装電極66Aは、実装基板61の第1の面61A側において絶縁膜63Dの一部と第1の配線電極68Aの一部とを覆うように設けられており、第1の配線電極68Aに接続されている。第1の実装電極66Aは、バンプ31により第1の素子端子電極23Aと電気的に接続されている。第2の実装電極66Bは、実装基板61の第1の面61A側において絶縁膜63Dの一部と第2の配線電極68Bの一部とを覆うように設けられており、第2の配線電極68Bに接続されている。第2の実装電極66Bは、バンプ32により第2の素子端子電極23Bと電気的に接続されている。
 第1の接続電極67Aは、実装基板61の側面側において絶縁膜63Cを覆うように設けられており、第1の端子電極62Aと第1の配線電極68Aとを電気的に接続している。第2の接続電極67Bは、実装基板61の側面側において絶縁膜63Cを覆うように設けられており、第2の端子電極62Bと第2の配線電極68Bとを電気的に接続している。第1の配線電極68Aは、実装基板61の第1の面61A側において第1の接続電極67Aと第1の拡散領域65Aとを覆うように設けられており、第1の接続電極67Aと第1の拡散領域65Aとに接続されている。第2の配線電極68Bは、実装基板61の第1の面61A側において第2の接続電極67Bと第2の拡散領域65Bとを覆うように設けられており、第2の接続電極67Bと第2の拡散領域65Bとに接続されている。
 第1の端子電極62Aは、実装基板61の第2の面61B側において、絶縁膜63Bの一部と、第1の接続電極67Aとを覆うように設けられている。このため、第1の端子電極62Aは、第1の接続電極67Aと接続されている。第2の端子電極62Bは、実装基板61の第2の面61B側において、絶縁膜63Bの一部と、第2の接続電極67Bとを覆うように設けられている。このため、第2の端子電極62Bは、第2の接続電極67Bと接続されている。第1,第2の端子電極62A,62Bは、発光装置60が搭載される回路基板の電極と接続される。
 発光装置60では、第1,第2の接続電極67A,67Bは実装基板61の側面に設けられている。第1,第2の接続電極67A,67Bは、シリコン基部64がウェハ状態のときに、ダイシング、エッチング、サンドブラストなどの工法を用いて溝を形成し、溝の内部にメッキ法などにより金属を充填するなどして形成される。このため、第1の実施形態のように第1,第2の接続電極がシリコン基部の貫通孔に設けられている構成と比べて、第1,第2の接続電極を容易に形成することができる。
 次に、本発明の第5の実施形態に係る発光装置70について説明する。
 本実施形態に係る発光装置70は、第1の実施形態に係る発光装置10と同じ回路構成であるが、実装基板の構成が異なる。このため、発光装置70は、発光装置10の実装基板11と構成が異なる実装基板71を備えているが、その他の構成はほぼ同じである。
 図7は、本実施形態に係る発光装置70の構成を説明する模式断面図であり、実装基板71の断面と、LED素子2の側面とを示している。本実施形態に係る発光装置70は、LED素子2と、実装基板71とを備えている。実装基板71は、第1の面71Aと、第1の面71Aに対向する第2の面71Bとを有する。実装基板71は、第1の端子電極72Aと、第2の端子電極72Bと、絶縁膜73A,73Bと、シリコン基部74と、半導体素子部75と、第1の実装電極76Aと、第2の実装電極76Bと、第1の配線電極78Aと、第2の配線電極78Bと、を備えている。
 絶縁膜73A,73Bは、ガラスなどの絶縁体からなる。絶縁膜73Aは、実装基板71の側面の全ての部分と、実装基板71の第1の面71A側におけるシリコン基部74の第1,第2の拡散領域75A,75Bとを除く部分などを覆うように設けられている。絶縁膜73Bは、実装基板71の第1の面71A側において、絶縁膜73Aの一部と、第1,第2の配線電極78A,78Bの一部とを覆うように設けられている。
 半導体素子部75は、第1の実施形態に係る発光装置10の半導体素子部15と同様に構成されており、半導体静電気放電保護素子部であるツェナーダイオードを構成するものであって、第1の拡散領域75Aと第2の拡散領域75Bとを備えている。シリコン基部74は、平面視して矩形の平板状であり、低抵抗単結晶シリコンからなる第1の半導体基部74Aと、低抵抗単結晶シリコンからなる第2の半導体基部74Bと、ガラスなどの絶縁体からなる絶縁体部74Cと、を備えている。絶縁体部74Cは、第1の半導体基部74Aと第2の半導体基部74Bとの間に配置されていて、第1の半導体基部74Aと第2の半導体基部74Bとを絶縁している。第1の半導体基部74Aには、半導体素子部75が設けられている。第1の半導体基部74Aは、第1の端子電極72Aと第1の配線電極78Aとを電気的に接続する第1の接続電極として機能する。第2の半導体基部74Bは、第2の端子電極72Bと第2の配線電極78Bとを電気的に接続する第2の接続電極として機能する。
 第1の端子電極72Aは、実装基板71の第2の面71B側において、第1の半導体基部74Aを覆うように設けられている。このため、第1の端子電極72Aは、第1の半導体基部74Aと接続されている。第2の端子電極72Bは、実装基板71の第2の面71B側において、第2の半導体基部74Bを覆うように設けられている。このため、第2の端子電極72Bは、第2の半導体基部74Bと接続されている。第1,第2の端子電極72A,72Bは、発光装置70が搭載される回路基板の電極と接続される。第1,第2の実装電極76A,76Bは、LED素子2を実装するために設けられている。第1の実装電極76Aは、実装基板71の第1の面71A側において絶縁膜73Bの一部と第1の配線電極78Aの一部とを覆うように設けられており、第1の配線電極78Aに接続されている。第1の実装電極76Aは、バンプ31により第1の素子端子電極23Aと電気的に接続されている。第2の実装電極76Bは、実装基板71の第1の面71A側において絶縁膜73Bの一部と第2の配線電極78Bの一部とを覆うように設けられており、第2の配線電極78Bに接続されている。第2の実装電極76Bは、バンプ32により第2の素子端子電極23Bと電気的に接続されている。第1の配線電極78Aは、実装基板71の第1の面71A側において第1の半導体基部74Aの一部と第1の拡散領域75Aとを覆うように設けられており、第1の半導体基部74Aと第1の拡散領域75Aとに接続されている。第2の配線電極78Bは、実装基板71の第1の面71A側において第2の半導体基部74Bの一部と第2の拡散領域75Bとを覆うように設けられており、第2の半導体基部74Bと第2の拡散領域75Bとに接続されている。
 第1の実装電極76Aと第1の配線電極78Aと第1の半導体基部74Aと第1の端子電極72Aとは、第1の配線部を構成している。LED素子2のアノードである第1の素子端子電極23Aとツェナーダイオードのカソードである第1の拡散領域75Aとは、第1の配線部によって接続されている。第2の実装電極76Bと第2の配線電極78Bと第2の半導体基部74Bと第2の端子電極72Bとは、第2の配線部を構成している。LED素子2のカソードである第2の素子端子電極23Bとツェナーダイオードのアノードである第2の拡散領域75Bとは、第2の配線部によって接続されている。
 本実施形態では、シリコン基部74が低抵抗単結晶シリコンからなり、第1,第2の半導体基部74A,74Bが接続電極として機能する。このような構成は、低抵抗単結晶シリコン基板にダイシング、ウェットエッチング、サンドブラストなどの工法などを用いて溝を形成し、溝内部にポリシリコン、ガラス、樹脂などの絶縁材料を充填することで絶縁体部を形成するなどして実現することができる。本実施形態ではドライエッチングやドリルなどを用いる必要がないため、第1の実施形態のようにシリコン基部に貫通孔を設ける場合に比べ、製造コストを低くすることができる。
 以上に説明したように本発明は実施できるが、実施形態の記載はあくまで例示であり、本発明の作用効果は特許請求の範囲に記載した範囲であれば、どのような発光素子装置であっても得ることができる。
10,40,50,60,70…発光装置
2…LED素子(半導体発光ダイオード素子)
21…サファイア基板
22…半導体化合物層
23A,23B…素子端子電極
31,32…バンプ
3…ツェナーダイオード
11,41,51,61,71…実装基板
12A,12B,42A,42B,62A,62B,72A,72B…端子電極
13A,13B,13C,13D,43A,43B,43C,43D,63A,63B,63C,63D,73A,73B…絶縁膜
14,44,64,74…シリコン基部
14A,14B,44A,44B…貫通孔
15,45,55,65,75…半導体素子部
15A,15B,45A,45B,55A,55B,55C,65A,65B,75A,75B…拡散領域
16A,16B,46A,46B,66A,66B,76A,76B…実装電極
17A,17B,47A,47B,67A,67B…接続電極
18A,18B,48A,48B,58A,58B,68A,68B,78A,78B…配線電極
58A1,58B1,58B2…櫛歯電極
74A,74B…半導体基部
74C…絶縁体部

Claims (6)

  1.  第1の面と、前記第1の面と対向する第2の面とを有し、
     前記第1の面側または前記第2の面側に設けられている半導体静電気放電保護素子部と、平面視した際に前記半導体静電気放電保護素子部の全体を覆うように設けられている非透明電極と、を備える、実装基板。
  2.  平面視した際に、前記半導体静電気放電保護素子部の端縁部は前記非透明電極の端縁部の内側に離れて位置している、請求項1に記載の実装基板。
  3.  請求項1または2に記載の実装基板と、
     前記実装基板の第1の面に実装され、前記半導体静電気放電保護素子部と接続されている、発光素子と、を備える発光装置。
  4.  前記半導体静電気放電保護素子部は、前記第1の面側に設けられ、
     前記非透明電極は、前記第1の面側に設けられ、前記発光素子が実装される実装電極である、請求項3に記載の発光装置。
  5.  前記半導体静電気放電保護素子部は、前記第2の面側に設けられ、
     前記非透明電極は、前記第2の面側に設けられている、請求項3に記載の発光装置。
  6.  前記発光素子は、アノードとカソードとを備える半導体発光ダイオード素子であり、
     前記半導体静電気放電保護素子部は、アノードとカソードとを備えるツェナーダイオードを構成しており、
     前記半導体発光ダイオード素子と前記ツェナーダイオードとは並列に接続されており、
     前記半導体発光ダイオード素子のカソードは前記ツェナーダイオードのアノードと接続されており、前記半導体発光ダイオード素子のアノードは前記ツェナーダイオードのカソードと接続されている、請求項3~5のいずれかに記載の発光装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016213417A (ja) * 2015-05-13 2016-12-15 ローム株式会社 半導体発光装置
WO2022244583A1 (ja) * 2021-05-20 2022-11-24 スタンレー電気株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011458A1 (ja) * 2004-07-26 2006-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 発光装置、並びに、これを備えた照明機器、表示機器および携帯電話
JP2007235137A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Lg Electronics Inc 発光素子パッケージ及びその製造方法
JP2008021987A (ja) * 2006-06-16 2008-01-31 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法及び基板
JP2011165746A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sanken Electric Co Ltd 光半導体装置及びその製造方法、光半導体モジュール
JP2012089801A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Rohm Co Ltd 半導体発光素子およびその製造方法、および実装基板

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011458A1 (ja) * 2004-07-26 2006-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 発光装置、並びに、これを備えた照明機器、表示機器および携帯電話
JP2007235137A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Lg Electronics Inc 発光素子パッケージ及びその製造方法
JP2008021987A (ja) * 2006-06-16 2008-01-31 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法及び基板
JP2011165746A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Sanken Electric Co Ltd 光半導体装置及びその製造方法、光半導体モジュール
JP2012089801A (ja) * 2010-10-22 2012-05-10 Rohm Co Ltd 半導体発光素子およびその製造方法、および実装基板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016213417A (ja) * 2015-05-13 2016-12-15 ローム株式会社 半導体発光装置
WO2022244583A1 (ja) * 2021-05-20 2022-11-24 スタンレー電気株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法

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