WO2008056813A1 - Dispositif électroluminescent et son procédé de fabrication - Google Patents

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Hiroshi Fushimi
Kengo Nishiyama
Kouji Kudou
Itsuki Yamamoto
Kazuma Mitsuyama
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C.I.Kasei Company, Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device using an upper and lower electrode type light emitting diode having an upper electrode and a lower electrode as a light source, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention allows a large current to flow through the upper and lower electrode type light emitting diodes, a light emitting device that takes into account the dissipation of the heat generated at that time or the expansion and contraction of the metal member due to the heat, and the like. It relates to a manufacturing method.
  • the present invention also uses a conductive connecting member joined by a hang instead of connecting a gold wire to the light emitting diode by wire bonding for power supply to the light emitting diode.
  • TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light emitting device that can prevent damage to the light and a manufacturing method thereof
  • FIGS. 18A and 18B are a schematic view and a plan view illustrating a light-emitting diode assembly which is a light-emitting device in the prior art using a light-emitting diode as a light source.
  • the light emitting diode assembly 60 includes a printed wiring board 61, a submount board 6 2 provided on the printed wiring board 61, and a submount board 6 2.
  • the plastic hollow body 63 is integrally formed with the lead frame 64 using, for example, a thermosetting resin mainly composed of an epoxy resin.
  • Printed wiring board 6 1 is used to activate light emitting diode 6 5 Printed wiring to connect to control circuit not shown
  • the mounting substrate 6 2 has a pair of wirings 6 2 2 formed by, for example, forming an evaporation pattern using etching or a mask on the upper surface.
  • the lead frame 6 4 is on the side. It penetrates the wall.
  • the plastic hollow body 63 is integrally manufactured by so-called insert or outsert molding (injection molding) in which a part of the lead frame 64 is embedded inside during molding. The plastic hollow body 63 reflects the light emitted from the light emitting diode 65 by the inner wall surface.
  • the light emitting diode 65 is provided with two electrodes 6 2 3 at the bottom, cut out from the semiconductor wafer by dicing, and the electrode 6 2 3 is connected to the wiring 6 2 2 of the submount substrate 6 2.
  • the transparent sealing resin 6 6 has heat resistance, is filled in the plastic hollow body 6 3, and constitutes a flat or convex lens.
  • Figures 19A and 19B are a cross-sectional view and a plan view schematically illustrating a conventional light emitting device using a light emitting diode as a light source
  • Figure 19C is a schematic diagram illustrating a light emitting diode as a top electrode.
  • FIG. The conventional light emitting device 5 1 shown in Fig. 1 9 A and 1 9 B has a slit 5 5 (depending on the case) provided between the metal substrates 5 3 and 5 4 and the metal substrates 5 3 and 5 4.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 2 attached to one metal substrate 5 3, the other metal substrate 5 4 and the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 2 Gold wire 5 1 1, 5 1 2, reflector 5 6, reflector 5 6 upper and lower electrode type light emitting diode 5 2 Material 5 7 and phosphor-containing film provided on top of reflector opening 5 8
  • the gold wires 5 1 1 and 5 1 2 are connected to the metal substrate 5 4 and the upper electrode 5 2 3 of the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 2 by wire ponding.
  • the reflector 56 is formed of a substantially cylindrical body having an opening that constitutes a reflecting portion that is inclined so as to spread toward the upper part.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 2 are composed of a lower electrode 5 2 1, a light emitting layer 5 2 ′ formed above the lower electrode 5 2 1, and a light emitting layer 5 2 ′.
  • the transparent conductive film 5 2 2 formed on the top of the transparent conductive film 5 2 2 and the upper electrode 5 2 3 formed on the transparent conductive film 5 2 2 are at least configured.
  • the lower electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode is attached to one side of the metal substrate, and the upper and lower electrode type light emitting diode is mounted.
  • the upper electrode is connected to the other insulated metal substrate with a bonding wire.
  • resin is inserted into the insulating portion of the metal core.
  • a light-emitting device using a surface-mounted light-emitting diode As a light-emitting device using a surface-mounted light-emitting diode, a light-emitting device in which a submount substrate in which a light-emitting diode is sealed with a sealing resin is mounted on a metal core substrate divided by an insulating adhesive is also known. Such a light-emitting device using a surface-mounted light-emitting diode as a light source is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-033999.
  • Sub-mount type flip chip type light emitting diodes have the advantage that all emitted light is irradiated to the outside because there is no electrode on the top.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes those having performance superior to the flip chip type light emitting diode are being developed in recent years.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes can pass a large amount of current and can improve the illuminance, whereas the submount type structure has poor thermal conductivity and the heat generated from the light emitting diodes is dissipated. Since it is difficult, the package is likely to become hot, and there is a drawback that the wiring is disconnected or the light emitting diode itself is destroyed over time.
  • the submount type has a problem of low mass productivity.
  • Upper and lower electrode type light emitting diodes have become large, have good luminous efficiency, and have high illuminance.
  • the upper electrode of the light emitting diode and the metal substrate are connected by wire bonding.
  • the gold wire used for wire bonding is connected to the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diodes by thermocompression bonding and ultrasonic vibration, for example, using a mouth pot (automatic dedicated machine). For this reason, in wire bonding connections, vibration and pressure when connecting gold wires may stimulate and damage the upper semiconductor layer and light emitting layer of the upper and lower electrode type light emitting diodes through the upper electrode.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes need to be finely adjusted to the pressure and ultrasonic vibration of the wire bonder. It was a tendency to become angry.
  • the conventional light emitting device using the upper and lower electrode type light emitting diode as a light source is not only prone to poor connection due to secular change, but also increases the number of manufacturing processes due to the provision of a plurality of gold wires. There was a problem of poor productivity, such as requiring fine adjustment of pressure and ultrasonic vibration. Disclosure of the invention
  • the present invention is excellent in mass productivity, can withstand large currents and thermal stresses, and the components are held and integrated with high strength. It is an object of the present invention to provide a light emitting device using an upper and lower electrode type light emitting diode as a light source, and a method for manufacturing the same.
  • the light emitting device comprises:
  • a package having a plurality of package electrodes separated from each other; a light emitting layer positioned between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer; an uppermost upper partial electrode; and a lowermost lower electrode; An upper and lower electrode type light emitting diode having the lower electrode joined to one of the package electrodes;
  • a conductive connecting member for connecting the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the other of the package electrodes
  • the package can be composed of a metal substrate having substrate portions separated from each other to be a plurality of package electrodes, and a reflector bonded to the metal substrate.
  • the plurality of substrate portions are held together by a reflector, thereby maintaining the integrity of the light emitting device.
  • the package can also be composed of a ceramic substrate, a plurality of package electrodes formed separately from each other on the ceramic substrate, and a reflector bonded to the ceramic substrate.
  • the reflector has an opening that surrounds the upper and lower electrode type light emitting diodes in which the lower electrode is joined to one of the package electrodes.
  • the opening of the reflector may be filled with a transparent sealing material.
  • the reflector may be an alumina-based, composite material of alumina and glass, and can be bonded to a metal substrate or a ceramic substrate with a resin-based, glass-based or brazing-based adhesive.
  • the transparent sealing material filled in the opening of the reflector can be a resin or elastomer having a Shore A (rubber hardness) of 15 to 85, preferably 20 to 80.
  • a more preferable transparent sealing material is a one-component or two-component thermosetting silicone resin or elastomer.
  • a phosphor-containing film may be provided above the opening of the reflector.
  • the upper and lower electrode type light emitting diode used in the light emitting device of the present invention is not particularly limited.
  • a gallium nitride based upper and lower electrode type light emitting diode can be preferably used.
  • the conductive connecting member is a metal member having a repon-shaped arm portion of gold, silver, or copper, or copper having at least one selected from gold, silver, and nickel on the surface. Or the whole Can be a ribbon-like metal member.
  • the conductive connecting member is preferably a gold-like member having a ribbon shape.
  • the light-emitting device of the present invention is a method for manufacturing a light-emitting device in which a light-emitting diode is joined to a package having a plurality of package electrodes separated from each other.
  • a light emitting layer located between a P-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, an upper-part upper electrode, and an upper-lower electrode type light-emitting diode having a lower-most lower electrode, and a lower electrode as one package electrode Attaching to the package by bonding to, and
  • the one package electrode and the lower electrode, the upper electrode and the conductive connection member, and the conductive connection member and the other package electrode are joined by soldering, respectively. It can manufacture by the method characterized by these.
  • FIGS. 1A to 1C are schematic views illustrating an example of a light emitting device of the present invention using a metal substrate package.
  • FIGS. 2A to 2C are schematic views illustrating another example of the light-emitting device of the present invention using a metal substrate package.
  • 3A to 3C are schematic views for explaining an example of the light-emitting device of the present invention using a ceramic substrate package.
  • FIG. 4 is a schematic view for explaining a ceramic substrate provided with a recess capable of accommodating a light emitting diode, used in the light emitting device of the present invention.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams for explaining the upper and lower electrode type light emitting diodes used in the light emitting device of the present invention.
  • FIGS. 6A to 6F are diagrams for explaining various examples of the conductive connection member.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the reponse-like connection member.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the upper partial electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode. .
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a light-emitting device in which a reflector opening is filled with a sealing material.
  • FIGS. 1 O A and 10 B are diagrams schematically illustrating a package assembly used for manufacturing the light emitting device of the present invention.
  • FIGS. 11A and 11B are schematic diagrams for explaining the surrounding slit of the package used for manufacturing the light emitting device of the present invention.
  • Fig. 1 2 A is a diagram for explaining the filling of the insulating material into the slit separating the metal substrate portion as the package electrode
  • Fig. 1 2 B is the illustration of the sealing material in the reflector opening It is a figure explaining filling.
  • FIG. 13 is a summary of an example of a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention.
  • FIGS. 14A and 14B are schematic diagrams for explaining another example of a package assembly that can be used for manufacturing the light emitting device of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of an assembly of light emitting devices according to the present invention.
  • FIGS. 16A to 16D are schematic views illustrating a light emitting device of the present invention in which two light emitting diodes are attached.
  • FIGS. 17A to 17D are schematic views illustrating a light emitting device of the present invention in which three light emitting diodes are attached.
  • FIGS. 18A and 18B are diagrams illustrating a conventional light emitting device using a submount type flip chip type light emitting diode.
  • Figures 19A and 19B are diagrams for explaining a conventional light emitting device in which upper and lower electrode type light emitting diodes are connected by gold wires, and Figure 19C is used. It is a figure which illustrates typically the upper-and-lower electrode type light emitting diode. Best mode for carrying out the invention
  • the upper and lower electrode type light emitting diode is attached to the package with its lower electrode joined to one of the package electrodes, and the upper electrode of the light emitting diode. Is connected to another package electrode by a conductive connecting member.
  • each of the two separated substrate parts constituting the substrate can be used as two separate package electrodes.
  • the substrate of the package in the light emitting device of the present invention may be made of ceramic.
  • the package electrodes are formed on the ceramic substrate separately from each other using a conductive material.
  • FIGS. 1A to 1C a light emitting device of the present invention using a package having two metal substrate parts as a package electrode will be described.
  • 1A is a plan view of the light emitting device
  • FIG. 1B is a cross-sectional view
  • FIG. 1C is a bottom view.
  • the package has a pair of substrate portions 12 and 14 as package electrodes.
  • the board parts 1 2 and 14 are provided with slits 13 between them and are insulated from each other.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 1 1 are attached to one substrate portion 1 2 by bonding a lower electrode (not shown), and the upper electrode 1 1 1 is connected to the other using a conductive connecting member 1 5. Connected to the board part 1 of 4.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 1 1 are mounted on the board parts 1 2 and 1 4.
  • a hollow reflector 1 6 having a through-opening with an inclined reflecting surface 1 6 1 formed so as to expand upward is bound by an adhesive 1 8 so as to surround a region to be attached (hereinafter referred to as an adhesive 18).
  • an adhesive 18 so as to surround a region to be attached (hereinafter referred to as an adhesive 18).
  • the substrate parts 1 2 and 14 are firmly held together by the reflector 1 6 and the adhesive 1 8 even though they are separated by the slit 1 3.
  • the substrate parts 1 2 and 14 separated (insulated) by the slits 13 are connected to a power source (not shown) so that they can be used as package electrodes for supplying power to the light emitting diodes. You can.
  • the shape of the slit 13 that separates the substrate portions 1 2 and 1 4 may be linear as shown in the figure, or it may be deformed into any shape such as a curved shape, a cross shape, a T shape, or an H shape. You can also.
  • the slit 13 can also be filled with an insulating material (not shown).
  • a gold or silver plating layer 1 6 2, 1 6 3 is applied to the area inside the opening of the reflector 1 6 (the area where the light emitting diode is mounted) on the surface of the substrate parts 1 2, 1 4. The light emitted from the upper and lower electrode type light emitting diodes 11 is efficiently reflected.
  • FIGS. 2A to 2C another example of the light emitting device of the present invention using a metal substrate having two substrate portions will be described.
  • 2A is a sectional view of the light emitting device
  • FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a plan view of the light emitting device.
  • the slit 13 is filled with the insulating material 17. Further, the upper and lower electrode type light emitting diodes 11 are housed in housing recesses 12 1 provided on one substrate portion 12. The depth of the recess 1 2 1 is such that the upper surface of the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 1 1 accommodated therein is the same height as the upper surface of the other substrate portion 1 4 The depth is preferred.
  • solder 6 1 a is bonded to substrate part 1 2 as one package electrode and lower electrode 1 1 2, and upper electrode 1 1 1 is bonded to conductive connection member 1 5. Also shown is solder 61b, and the solder 61c connecting the conductive connecting member 15 and the substrate portion 14 as the other package electrode.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 11 are provided with an upper electrode 1 1 1 and a lower electrode 1 1 2 (lower electrode 1 1 2 Is shown only in 0 2 B).
  • the upper and lower electrode type light emitting diode 1 1 is attached to one substrate portion 1 2 with its lower electrode 1 1 2 joined, and the upper electrode 1 1 1 is connected to the other electrode through the conductive connecting member 1 5. Connected to board part 1 4.
  • FIGS. 3A to 3C a light-emitting device of the present invention using a ceramic substrate package will be described.
  • 3A is a cross-sectional view of the light emitting device
  • FIG. 3B is a partially enlarged view of FIG. 3A
  • FIG. 3C is a plan view of the light emitting device.
  • the package has a single ceramic substrate 2 2.
  • a pair of package electrodes 1 2 2, 1 2 3 (FIG. 3 B. 3 C) is provided on the ceramic substrate 2 2.
  • the package electrodes 1 2 2 and 1 2 3 can be formed, for example, by previously applying a paste of a conductive material on the ceramic substrate 22 using a mask.
  • the package electrode can also be formed by plating. Preferred as the conductive material is gold or silver.
  • the insulation electrodes 1 2 2 and 1 2 3 are connected to the power supply (not shown) for supplying power to the light emitting diode 1 1 so that they reach the end of the package. It can be formed on almost the entire surface of the ceramic substrate 22.
  • Package electrode for example, a strip-shaped package that is formed to have the same width as the width of the lower electrode of the upper and lower electrode type light emitting diodes 11 to be connected and the width of the conductive connection member 15 and extends to the end of the package. It is also possible to use an electrode).
  • a reflector 16 can be attached to the ceramic substrate 22 as described above for a light emitting device using a metal substrate.
  • the ceramic substrate 22 may be provided with a recess 1 2 1 that can accommodate the light emitting diode 1 1 1 as described above for the light emitting device using a metal substrate.
  • the depth of the concave portion 1 2 1 is determined so that the upper surface of the upper electrode 1 1 1 of the light-emitting diode 1 1 accommodated therein is the other package electrode 1 separated from the package electrode 1 2 2 to which the light-emitting diode 1 1 is joined.
  • the depth is preferably the same height as the top surface of 2 3.
  • any upper and lower electrode type light emitting diode can be used.
  • the upper and lower electrode type light emitting diode generally has a light emitting layer positioned between a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, an uppermost upper partial electrode, and a lowermost lower electrode.
  • Examples of upper and lower electrode type light emitting diodes that can be used in the light emitting device of the present invention include:
  • Aluminum gallium arsenide (A l G a A s) diode (for infrared and red light emission)
  • Gallium phosphide (G a P) diodes red, yellow, green For light
  • Zinc selenide (ZnSe) diodes for green and blue light emission
  • Aluminum indium gallium phosphide (A l G a l n P) diode (for orange, yellow orange, yellow, green light emission)
  • Zinc oxide (ZnO) -based diodes for near ultraviolet light emission
  • Such light-emitting diodes include CREE, Semi LED s, Toyoda Gosei, Shin-Etsu Semiconductor, Nichia Corporation, SRAM, and Phi 1 ips Lumileds. Supplied by the manufacturer.
  • the upper and lower electrode type light emitting diode is formed by laminating an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer on a conductive substrate, and an upper partial electrode on the p-type semiconductor layer. It is manufactured by forming a lower electrode under the lowermost conductive substrate.
  • the schematic diagram in Fig. 5A shows a gallium nitride upper / lower electrode type light emitting diode 81 as a typical upper / lower electrode type light emitting diode manufactured by a method using a conductive substrate.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 8 1 are composed of a lower electrode 8 1 2, a substrate 8 1 3-4 located on the lower electrode 8 1 2, and an n-type gallium nitride formed on the substrate 8 1 3 4
  • It consists of at least a partial electrode 8 1 1.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes are formed by stacking an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer on a temporary substrate such as a sapphire substrate.
  • a temporary substrate such as a sapphire substrate.
  • the temporary substrate is removed, and the upper portion is exposed on the exposed n-type semiconductor layer.
  • An electrode is formed, and a lower electrode is formed on the exposed surface of the lowermost conductive substrate or metal substrate. .
  • the schematic diagram in Fig. 5B shows another example of a gallium nitride based upper / lower electrode type light-emitting diode manufactured using a temporary substrate.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 9 1 in this figure are the p-type formed on the lower electrode 9 1 2, the substrate 9 1 3-4 located on the lower electrode 9 1 2 and the substrate 9 1 3 4 Gallium nitride semiconductor layer 9 1 3—3, p-type gallium nitride semiconductor layer 9 1 3-3 Quantum well structure type active layer (light emitting layer) 9 1 3 — 2, Quantum well structure type activity N-type gallium nitride based semiconductor layer 9 1 3 — 1 formed on the layer 9 1 3— 2 and upper partial electrode 9 1 3 formed on the n-type gallium nitride based semiconductor layer 9 1 3 — 1 It is composed at least.
  • the gallium nitride upper and lower electrode type light emitting diodes as described in Fig. 5 A and 5 B are, for example, the product name from CREE: EZ 1 0 0 0 (blue), or the product name from Semi LED : SL—V—B 40 AC (blue), SL—V—G 40 AC (green), SL—V—U 40 AC (ultraviolet, near ultraviolet) are available.
  • Conductive connection members (not shown) connected to the upper partial electrodes 8 1 1 (Fig. 5 A) and 9 1 1 (Fig. 5 B) are soldered between the upper partial electrodes and the conductive connection members.
  • the material (not shown) more specifically, the placed solder material is heat-treated (reflow treatment)
  • the metal substrate portions 12 and 14 used in the light emitting device of the present invention can be made of copper or copper alloy, aluminum or aluminum alloy, or iron or iron alloy.
  • the ceramic substrate 22 can be made of alumina or nitride nitride.
  • the metal substrate portions 12 and 14 as the package electrodes can be connected to a power source by wiring and can directly supply power to the upper and lower electrode type light emitting diodes 11.
  • a power source by wiring and can directly supply power to the upper and lower electrode type light emitting diodes 11.
  • the ceramic substrate 22 When the ceramic substrate 22 is used, a pair of package electrodes separated by an insulating portion and opposed to each other for power feeding to the light emitting diode. It is necessary to form it on the surface (the package electrode in the case of a ceramic substrate is as already explained). If the package electrode is made of a material mainly composed of gold or silver and formed on the surface of the substrate exposed at least in the opening of the reflector, it can be used for reflection of radiated light from the light emitting diode. '
  • the reflector 16 can be made of, for example, an alumina-based, composite ceramic of alumina and glass.
  • the reflector 16 can be made of synthetic resin.
  • the reflective surface .1 6 1 of the opening of the reflector 16 can be coated with a film such as gold, silver, or aluminum in order to improve the reflection efficiency.
  • the reflector is bonded to the metal substrate portion 1 2, 1 4, or ceramic substrate 2 2, for example, from a thermosetting adhesive based on a two-component epoxy resin or a silicone resin. Can be used. In addition, for example, a polyimide resin-based, glass-based, or brazing-based adhesive can be used. The adhesive can be easily applied to a small size portion by, for example, an automatic machine.
  • the metal substrate of the package (configured by the two substrate parts 1 2 and 14 in the example described above), the ceramic substrate 2 2, and the reflector 16 are viewed from above.
  • the shape (as seen in the plan views of Figures 1A, 2C, and 3C) can be a circle, square, rectangle, ellipse, etc.
  • the conductive connecting member 15 is connected to the upper electrode 1 1 1 of the upper and lower electrode type light emitting diode 1 '1, for example, two arms 1 5 1 (Fig. 1 A, 2 C, 3 C) Have The arm 1 5 1 can change its thickness, shape, or number.
  • Luminous efficiency can be improved or thermal stress generated during heat generation can be reduced.
  • the two arm portions 15 1 may not be parallel as shown, but the center portion may be curved outward in the horizontal direction, or may be curved in the vertical direction.
  • the arm portion 15 1 can be formed into a rod shape or a ribbon shape.
  • the arm portion 1 5 1 can also be formed so as to increase the area of the tip portion connected to the upper electrode 1 1 1.
  • the conductive connecting member 15 gold, silver, copper, or an alloy thereof, which is a highly conductive metal, is preferable. In cases other than gold, silver, or alloys thereof, applying gold plating or silver plating to the surface of the conductive connection member 15 improves adhesion to the hang used for bonding, and a higher current. Since it can be flowed, it is preferable. Nickel can also be used as the plating material.
  • the connecting member 15 electrically connected to the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 1 1 1 through the arm portions 1 and 5 1 is a gold wire having a diameter of about 25 to 30 m used in the prior art. Compared to wiring, not only can a large current flow, but also the strength and heat dissipation can be improved by the cross-section and surface shape.
  • the conductive connecting member 25 shown in FIG. 6A is connected to each other, and the upper electrode 1 1 1 of the upper and lower electrode type light emitting diode 1 1 attached to the metal substrate part 12 as one package electrode 1 1 1 And the junction part 14 1 of the substrate part 14 as the other package electrode are used at the same height.
  • This connecting member 25 is made of a flat plate.
  • the side connected to the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 1 1 has the shape of two arms 1 5 1 as seen in FIG. 1A, for example.
  • the joint portion 14 1 of the substrate portion 14 can be easily formed by press-molding a flat metal material so that the portion protrudes in a convex shape. .
  • FIG. 6B shows another form of the convex joint portion 14 1 formed on the metal substrate portion 14.
  • the joint 14 1 in this figure can also be easily formed by press-molding a flat metal material.
  • the conductive connecting member 26 shown in FIG. 6C is composed of the upper electrode 11 of the upper and lower electrode type light emitting diode 1 1 attached to the substrate portion 12 as one package electrode, and the other package electrode. Used when the joints 1 4 1 and 4 1 have different heights.
  • This connecting member 26 can be manufactured by, for example, pressing a flat metal plate, and also has two arms 1 5 1 on the side connected to the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 1 1. .
  • Fig. 6D shows another connection member 26 used when the upper electrode 1 1 1 of the upper and lower electrode type light emitting diode 1 1 and the junction 1 4 1 of the substrate part 1 4 are at different heights. An example is shown.
  • FIG. 6E shows an example of connection between the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 1 1 and the package electrode 1 2 3 by the conductive connection member 2 7 when the ceramic substrate 2 2 is used.
  • the conductive connecting member 27 used in this example is the same as that shown in FIG. 6D.
  • FIG. 6F shows an example of connection between the upper electrode 1 1 1 of the light-emitting diode 1 1 and the package electrode 1 2 3 by the conductive connection member 2 8 when the ceramic substrate 2 2 is used.
  • the conductive connecting member 28 used in this example is made of a flat plate and has two arm portions 15 1, similar to the connecting member 25 shown in FIG. 6A.
  • Ceramic substrate 2 2 In order to make it possible to use the flat connection member 27, a protruding connection portion 14 2 is provided so as to be the same height as the upper electrode 1 1 1 of the light emitting diode 11 1.
  • the arm portion can be curved in the horizontal or vertical direction.
  • the conductive connecting member can be easily manufactured from a metal material. Therefore, the light emitting device of the present invention using a conductive connecting member has a large current (for example, 3500 mA or more) as compared with the light emitting device connected by one or two gold wires. In addition, the heat generated can be dissipated from the conductive connecting member.
  • a reponse connecting member may be used instead of the conductive connecting member 15, 25, 2 6, 2 7, 28 having the arm portion 15 1, a reponse connecting member may be used.
  • the repon-shaped connecting member is a preferable connecting member in the present invention because it can be easily manufactured from a metal material and can be easily connected to other members.
  • a ribbon-like connecting member When using a ribbon-like connecting member, it is attached to one package electrode (in the figure, metal substrate portion 1 2) as shown schematically in Figs. 7A (top view) and 7B (side view).
  • the upper electrode 1 1 1 of the upper and lower electrode type light emitting diode 1 1 and the other package electrode (the other substrate portion 1 4 in the figure) may be simply connected by the ribbon-like connecting member 1 5 ′.
  • a preferred ribbon-like connecting member is made of gold.
  • the conductive connecting member used in the light emitting device of the present invention may be, for example, one in which a gold wire having a diameter of 50 to 100 is pressed to flatten both ends.
  • the conductive connecting member preferably has a cross-sectional area through which a current flows at least from 15 500 to 100 00 m 2 . More preferably, the conductive contact
  • the cross-sectional area through which the current of the connecting member flows is at least 2 0 00 to 6 0 0 0 2 .
  • This cross-sectional area is the sum of the cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal direction of each arm in the case of a member having two or more arms as typically shown in Figs. 1A, 2C, and 3C.
  • a ribbon-like connecting member as shown in FIGS. 7A and 7B, it is the area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the width of the replies may be about 100 to 2 000 rn and the thickness may be about 2 to 25 m.
  • FIG. 8 is a plan view of a typical upper electrode 11 1 1 of an upper and lower electrode type light emitting diode to which a conductive connecting member is connected.
  • a connecting portion 36 having a large area is provided on the left side of the upper electrode 1 1 1 in the figure (on the side connected to the connecting member).
  • the connection 3 6 of the upper electrode 1 1 1 is made the same or almost the same size as, for example, the connection at the tip of the connection member 15 5 ′ shown in FIG. At the same time, it limits the generation of heat when a large current is passed.
  • the upper electrode 1 1 1 shown in Fig. 8 is manufactured as a partial electrode that covers only a part of the upper surface of the light-emitting diode to be attached, and has three rectangular openings 1 1 3 in parallel.
  • a light-emitting diode (not shown) efficiently radiates light to the outside from a portion other than this partial electrode.
  • the upper electrode 1 1 1 may be formed in a substantially U shape or C shape.
  • one of the package electrodes is bonded to the lower electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode, the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode is bonded to the conductive connection member, and the conductive connection member and the package electrode. The other is joined with solder.
  • a preferred solder material is a eutectic hang.
  • eutectic solder known solder materials such as gold-tin, tin-silver-copper, tin-silver, and indium eutectic solder, gold-tin solder paste can be used. .
  • solder materials other than those listed here can be used. Bonding with solder material can increase the bonding strength by applying gold plating to the members to be bonded together.
  • FIG. 9 shows a light-emitting device manufactured using a package having metal substrate portions 1 2 and 1 4 in which an opening of a reflector 16 is filled with a sealing material 4 1.
  • the sealing material 41 a one-component or two-component thermosetting silicone resin or elastomer can be used.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 1 1 absorb the thermal stress generated when a large current (for example, 3500 mA or more) flows, and the conductive connecting member 15 and the light emitting diode 1
  • the silicone sealing material has a hardness of Shore A (rubber hardness). 1 5 to 8 5 is preferred. The more preferable Shore A hardness of the silicone sealing material is 20 to 80.
  • the rated current flowing through the upper and lower electrode type light emitting diodes of the light emitting device of the present invention can be 3500 mA or more.
  • the transparent sealing material is filled in the reflector opening, if the rated current of the light emitting diode is less than 3500 mA, there is little heat generation and it is not necessary to consider the hardness of the sealing resin.
  • a phosphor-containing film 4 2 that can convert the color of light emitted from the upper and lower electrode type light emitting diodes 11 to a desired color can be provided above the opening of the reflector 16.
  • the phosphor-containing film 4 2 is generally located on the surface of the sealing material 41 as seen in FIG.
  • the light-emitting diode 1 1 and the phosphor-containing film 4 2 are separated by a space. It is done.
  • the sealing material may contain a phosphor in advance.
  • the sealing material containing the phosphor can convert the light emitted from the front and side portions of the upper and lower electrode type light emitting diodes into a desired color without providing a phosphor-containing film on the surface. . ⁇
  • the light emitting device of the present invention can be manufactured by a method of joining a light emitting diode to a package having a plurality of package electrodes separated from each other.
  • a single package for manufacturing a single light-emitting device may be used, or a package assembly for manufacturing an assembly including a plurality of light-emitting devices may be used.
  • a lower electrode of an upper and lower electrode type light emitting diode is joined to one package electrode of a prepared package, and the upper and lower electrode type light emitting diode is mounted on the package. Paste. Thereafter, the upper partial electrode of the light emitting diode and the other package electrode are connected using a conductive connecting member.
  • one package electrode and the lower electrode are joined, the upper electrode and the conductive connecting member are joined, and the conductive connecting member and the lower electrode are joined.
  • Bonding with one package electrode is done using solder material '. Bonding with a solder material can be performed by reflowing a solder material disposed between two members to be bonded.
  • the solder material is between one package electrode and the lower electrode, between the upper electrode and the conductive connection member, and between the conductive connection member and the other package electrode. It is arranged in three places. Solder material reflow bonding is done by first riffening the solder between one package electrode and the bottom electrode, fixing the light-emitting diode to the package, and then attaching each of the conductive connection members.
  • the conductive connecting member can be arranged at a predetermined position, and the two solder materials can be riffed to join the conductive connecting member to the upper electrode and the other package electrode.
  • the solder material can be reflowed together after it has been placed in three locations. Since the manufacturing process can be simplified, it is more preferable to reflow the three solder materials together.
  • FIG. 10A shows an example of a metal substrate for producing a package assembly that can be used for manufacturing the light emitting device of the present invention.
  • a package assembly consisting of two rows of packages is produced.
  • One package consists of substrate parts 1 2 and 1 4 as package electrodes.
  • the board parts 1 2 and 1 4 are separated by a slit (internal slit) 1 3.
  • the perimeter of the package formed by the board parts 1 2 and 1 4 is surrounded by the perimeter slits 3 1 1 — 1, 3 1 1 — 2, 3 1 1 — 3 and 3 1 1 1 4. .
  • Ambient slits 3 1 1 _ 2 and 3 1 1 — 4 are connected to internal slit 1 3.
  • Ambient slits 3 1 1 — 1, 3 1 1 — 2, 3 1 1 — 3, 3 1 1 — 4 are shown in Figure 1 1 A (enlarged view of S part of OA) and 1 1 B As shown in the figure, it is discontinuous due to a slight connection (fragile part) 3 1 5 between the ends of adjacent slits.
  • the metal substrate 3 1 (Fig. 10 A) consists of the substrate parts 1 2 and 1 4 separated by the internal slit 13 and the surrounding slits 3 1 1—1, 3 1 1 — 2, 3 1 1 — 3, 3 1 1 1 The integrity of one package surrounded by 4 is maintained.
  • the internal slit 13 may be filled with an insulating material 17 (FIGS. 2A to 2C) in advance. It is desirable that the insulating material 17 is highly elastic and adhesive, such as an epoxy resin.
  • the insulating material filled in the internal slits 1 3 serves to electrically insulate the board parts 1 2 and 1 4 and to maintain the integrity of the package made up of the board parts 1 2 and 1 4 Can bear.
  • the reflector 16 can be attached to each package by bonding.
  • the light emitting diode is preferably located at the center of the opening of the reflector so that light from the light emitting diode (not shown) can be efficiently reflected by the reflector 16. Therefore, the slit (internal slit) 13 that separates the package electrodes in the package is eccentric from the center of the opening of the reflector 16. In Fig.
  • the mounting position of the light-emitting diode on one board part 12 is 3 1 3 and the position of the junction on the other board part 14 of the conductive connecting material connected to the upper electrode of the light-emitting diode 3 1 4 schematically shows the slit (internal slit) so that the light-emitting diode mounting position shown in 3 1 3 is centered on the reflector 1 6 opening. ) You can see that 1 3 is eccentric from the center of the opening of reflector 1 6.
  • the outer periphery of the reflector 16 may coincide with the outer periphery of the package made up of the substrate portions 12 and 14, or may be located inside the outer periphery of the package. In some cases, a part of the outer periphery of the reflector 16 may coincide with the outer periphery of the package, and the rest may be located inside the outer periphery of the package.
  • FIG. 10B shows a reflector 16 whose outer periphery coincides with the outer periphery of the package.
  • the reflector 16 bonded to the substrate parts 1 2 and 1 4 with an adhesive reflects the light emitted from the light emitting diodes, thereby improving the light emission efficiency of the light emitting device and maintaining the integrity of the package. Also contribute.
  • the attachment of the reflector 16 to the package may be performed before or after the light emitting diode and the conductive connection member described below are attached to the package.
  • FIG. 10B Substrate part as one package electrode shown in B 1 2 At the light-emitting diode mounting position 3 1 3, the lower electrode is bonded to mount the light-emitting diode (not shown), and then to the conductive connecting member bonding position 3 1 4 of the substrate part 1 4 as the other package electrode The upper electrode of the light emitting diode is connected to the other substrate portion 14 through the joined conductive connection member (not shown) to complete the light emitting device. The bonding between the lower electrode of the light emitting diode and the substrate portion 12 and the bonding between the conductive connecting member and the upper partial electrode of the light emitting diode and the substrate portion 14 are performed by reflow of solder material.
  • the bonding between the lower electrode of the light emitting diode and the substrate portion 12 and the bonding between the conductive connecting member and the upper electrode of the light emitting diode and the substrate portion 1.2 may be performed simultaneously. It is also possible to perform the latter joining after the former joining first.
  • the light-emitting device completed using the package assembly is only connected to the metal substrate '3 1 by a small connection 3 15 formed as a weak part between the surrounding slits. It can be separated from the metal substrate 31.
  • an assembly of multiple light emitting devices can be manufactured using a metal substrate formed with a perimeter slit surrounding multiple packages together.
  • a single light-emitting device or a group of light-emitting devices can be formed by attaching a light-emitting diode to a single package or a set of multiple packages separated from the metal substrate with the reflector 16 attached. It can also be manufactured.
  • the reflector 16 When filling the slit with the fe material, as shown in Fig. 12 A, the reflector 16 is attached to the substrate parts 1 2 and 1 4 on the back side of the package. Adhere the peelable film 45 later. Subsequently, the slit 1 3 separating the substrate portions 1 2 and 14 is filled with an insulating material 1 7 (such as epoxy resin), and then the film 45 is peeled off. The slit 1 3 may be filled with the insulating material 1 7 before the reflector 1 6 is attached.
  • an insulating material 1 7 such as epoxy resin
  • a film that can be peeled off later on the back of the package with the reflector 1 6 and the light emitting diode 1 1 attached 4 5 Glue When filling the opening of the reflector with sealing material, as shown in Fig. 1 2 B, a film that can be peeled off later on the back of the package with the reflector 1 6 and the light emitting diode 1 1 attached 4 5 Glue. Subsequently, the sealing material 4 1 is filled in the opening portions of the slit 13 and the reflector 16 separating the substrate portions 12 and 14, and then the film 45 is peeled off. If the slit 13 is pre-filled with insulating material 17 (Fig. 12 A), the film 45 is not adhered to the back side of the package, and the sealing material 1 is applied to the opening of the reflector 16. 9 can be filled.
  • a phosphor-containing film When a phosphor-containing film is required, it can be provided so as to cover the surface of the sealing material filled in the opening of the reflector 16.
  • FIG. 13 shows a flowchart for explaining an example of a method for manufacturing a light emitting device according to the present invention using a package manufactured on a metal substrate.
  • a strip-shaped metal substrate is supplied by, for example, moving on a base so that it can be continuously processed (step 5 111).
  • a slit or the like is formed corresponding to the position where the upper and lower electrode type light emitting diodes are attached (step 5 1 2).
  • a reflective gold or silver plating layer is formed inside the substrate portion region (step 5 1 3). Attach the reflector in place (step 5 1 4).
  • Solder material is placed at a predetermined place on one substrate part, and the lower electrode is placed on it with the lower electrode in contact therewith, and the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the other substrate After placing the solder material at a predetermined location on the part, place the conductive connection member so that the two tips are in contact with them. (Step 5 1 5). In this state, the metal substrate is heat-treated by passing through a reflow furnace, and the members are joined to each other by solder (step 5 16). Thereafter, a single light-emitting device or an assembly of a plurality of light-emitting devices is separated from the metal substrate (Step 5 17).
  • the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention is carried out on a line mainly composed of a press and an electronic component mounting port pot. Further, the light emitting devices can be manufactured one by one, or can be manufactured in units of a predetermined number of light emitting devices.
  • a conductor is formed at a predetermined location on the ceramic substrate.
  • the package electrode is made of a material, for example, by paste printing or a plating method, and the package electrode is made of gold or silver, and the package electrode is not necessary for electrical connection between members.
  • the light emitting device is also formed on the surface of the light emitting device, it is basically the same process as that for the metal substrate package, except that it is not necessary to form a reflective gold or silver plating layer. Manufacturing can be carried out.
  • FIGS. 14A and 14B are a plan view and a side view, respectively, for explaining another example of a package assembly that can be used for manufacturing the light emitting device of the present invention.
  • Fig. 1 4 A and 1 4 B shown in one metal plate 2 1
  • the positions of the individual package slits 1 3 are reflectors 1 6 It is eccentric from the center of the opening.
  • Fig. 14 A the upper and lower electrode type light emitting diode mounting position 2 1 4 on one board part of each package and the conductive connection member joining position 2 1 5 on the other board part are schematically shown.
  • Fig. 1 4 A and 1 4 B package assembly after attaching upper and lower electrode type light emitting diode and conductive connecting member (not shown) to each package, cut the metal plate 2 1 along the cutting line 2 1 2 Are cut into separate packages.
  • the slit 13 is formed to extend to the cutting line 2 1 2 or a position outside the cutting line 2 1 2 so that the two metal parts of the package are separated from each other by cutting the metal plate 21. Cutting can be done, for example, with a cut or by pressing with a mold, and can be cut, for example, one by one, row by row, or all at the same time.
  • the package can be separated by a cutting line provided around the package, and can also be obtained by a cutter or by using a press in a mold.
  • a ceramic substrate obtained by firing a green sheet having a plurality of cracks, a plurality of dot-like or linear slits, or recesses.
  • the concave portions and the convex portions of the ceramic substrate used for attaching the upper and lower electrode type light emitting diodes or joining with the conductive connecting member can also be provided from the green sheet stage.
  • the light-emitting device of the present invention may take the form of a single light-emitting device corresponding to a single package, or may be an assembly of a plurality of light-emitting devices corresponding to a collection of a plurality of packages. It can also take the form. Examples of single light emitting devices are shown in FIGS. 1A-1C, 2A-2C, 3A-3C.
  • FIG. 15 An example of an assembly of light emitting devices is shown in Figure 15.
  • the light emitting device assembly of this figure manufactured using the ceramic substrate 42 four light emitting devices 43 are connected in series.
  • This aggregate has a size of about 3 mm in length and 20 mm in width, for example, and a liquid crystal display device as a linear light source. It can be used as a horizontally long light emitting device for a light guide plate of a device or for a pack light such as an advertisement display device.
  • a light emitting device assembly having a size of about 10 mm ⁇ 10 mm, for example, in which the light emitting devices are arranged in a matrix shape.
  • a backlight such as an advertisement display device can be obtained.
  • the number of package electrodes of the light-emitting device is not limited to two, and a light-emitting device having three or more package electrodes is also possible.
  • the light emitting device of the present invention can include a predetermined number of upper and lower electrode type light emitting diodes.
  • the number of upper and lower electrode type light emitting diodes can be less than n-1.
  • Figures 16A to 16D show an example of a light emitting device having 3 package electrodes and 2 light emitting diodes
  • Fig. 16A is a plan view of the light emitting device
  • Figs. 16 C is a sectional view
  • FIG. 16 D is a bottom view.
  • the package used in the light-emitting device in this example is a product manufactured from a metal substrate (a substrate part separated by a slit corresponds to a package electrode). It is composed of square substrate portions 3 2-1 and 3 2-2, and adjacent substrate portions are insulated from each other by slits 1 3-1 and 1 3-2 provided therebetween.
  • the lower electrode (not shown) of one upper and lower electrode type light emitting diode 3 3-1 is joined to the substrate portion 3 1 by a hang.
  • the upper partial electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode 3 3-1 is joined to the substrate portion 3 2-1 through the conductive connection member 3 4-1.
  • the lower electrode of another upper and lower electrode type light emitting diode 3 3-2 is mounted on the substrate portion 3 2-2. It is joined.
  • the upper partial electrodes of the upper and lower electrode type light emitting diodes 3 3-2 are joined to the substrate portion 3 1 via the conductive connection members 3 4-2.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 3 3-1 and 3 3-2 can be connected in series or in parallel.
  • the two upper and lower electrode type light emitting diodes 3 3-1, 1 and 3 3-2 are centered on three substrate parts 3 1, 3 2— 1 , 3 2-2 is arranged to be on one of the diagonal lines of the quadrilateral.
  • the light emitting device transmits light from the two upper and lower electrode type light emitting diodes 3 3 — 1, 3 3-2 to the reflecting surface 3 6 1 of the reflector 3 6 and the substrate portion 3 1, 3 2— 1 , 3 2-2 efficiently illuminates forward through the surface.
  • Figures 17A to 17D show examples of light emitting devices with 4 package electrodes and 3 light emitting diodes.
  • Figure 17A is a plan view of the light emitting device.
  • 1 7 C is a sectional view
  • FIG. 17 D is a bottom view.
  • the package used in the light-emitting device in this example is also made of a metal substrate, and four rectangular substrate parts of different sizes 5 1 — 1, 5 1 — 2, 5 1 — 3, 5 1 —
  • the adjacent substrate parts are insulated from each other by slits 1 3-1, 1 3-2, 1 3-3, and 1 3-4 provided between them.
  • a lower electrode (not shown) of one upper and lower electrode type light emitting diode 5 3-1 is bonded to the substrate portion 5 1-4.
  • the upper partial electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode 5 3-1 is joined to the substrate portion 5 1-1 through the conductive connection member 5 4-1.
  • a lower electrode of another upper and lower electrode type light emitting diode 5 3-2 is joined to the substrate portion 5 1-2.
  • the upper part electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode 5 3-2 is connected to the substrate part 5 1-3 through a conductive connecting member 54-2.
  • another upper and lower electrode type light emitting diode is formed on the substrate portion 5 1-3. —The lower electrode of 5 3— 3 is joined.
  • the upper partial electrodes of the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 3-3 are connected to the substrate portions 5 1-4 through the conductive connection members 5 4-3.
  • the upper and lower electrode type light emitting diodes 5 3-2, 5 3-3 and 5 3-1 are connected in series.
  • the three upper and lower electrode type light emitting diodes 5 3-1, 5 3-2, 5 3-3 are composed of four substrate parts at the center. Are arranged on the circumference centered at the center of the quadrilateral and at equal intervals. With this configuration, the light-emitting device allows the light from the three upper and lower electrode type light-emitting diodes 5 3-1, 5 3-2 and 5 3-3 to be reflected on the reflecting surface 5 6 1 of the reflector 5 6 and the substrate part 5 1-1, 5 1-2, 5 1-3, 5 1-4 efficiently illuminate forward through the surface.
  • the reflector in the light emitting device of the present invention has a circular opening in the reflector (for example, as seen in FIG. 16A), and 3 or more In the case of, it is preferable to make it approximately square (eg as seen in Figure 17 A).
  • the reflecting portion (opening) of the reflector is a square having a higher space factor than a circular shape.
  • the light emitting device with 3 or more package electrodes (2 or more light emitting diodes) is also required for 3 or more package electrodes. It can be manufactured by the method described above, except that a package having the above is used.
  • the diodes are connected in series.
  • the light emitting diodes may be connected in parallel.
  • one light emitting device Therefore, it is possible to use a light emitting diode connected in series and a light emitting diode connected in parallel.
  • two sets of two connected in series can be connected in parallel.
  • LED Silicon LED s, gallium nitride-based upper and lower electrode type light emitting diode emitting blue light with a wavelength of 4500 xm
  • conductive connecting member (2200 m wide, 25 mm thick gold ribbon)
  • the LED was disposed on one base portion (package electrode) through a solder paste of gold and tin (22%).
  • the solder paste was applied to a predetermined portion of the upper electrode of the LED and a portion for joining the other substrate portion (package electrode), and a gold ribbon was placed on the tip.
  • the package assembly was put in a heating device at about 300 ° C., the solder was melted and then cooled, and each member was joined to produce a blue light emitting device.
  • the tensile strength of the gold wire used (in the case of the prior art) and the gold ribbon (in the case of the present invention) were compared.
  • the force was gradually increased by pulling the center of the gold wire and gold ribbon joining the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the substrate part.
  • the gold wire was cut in the vicinity of the joint at the force of 11 dram. In this case, it was found that there was a weak point near the joint.
  • the gold wire When the diameter of the gold wire was reduced to 25 m, the gold wire also broke near the joint at a force of 7 grams in the tensile test.
  • a gold lipon width 20 0 / im, thickness 25 tm
  • the gold lipon was cut off at the pulled portion when the force was 100-150 grams.
  • the light emitting device according to the present invention can have the following features.
  • the conductive member connected to the light emitting diode can be joined with a solder material regardless of wire bonding, a conductive member having a large cross-sectional area can be used.
  • connection of conductive members by soldering reduces the connection strength variation (for example, when using gold lipons as connection members, they are not cut near the joint in the tensile test, and the gold lipons themselves are cut. )
  • the light-emitting device is resistant to vibration and can be reinforced with a sealing material.
  • the present invention is not limited to them.
  • the present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the claims.
  • well-known materials can be used for the reflector in the present invention and the material of the reflective film provided thereon.
  • a well-known adhesive can also be used for attaching the reflector to the metal plate.

Description

明 細 書 発光装置とその製造方法 技術分野
本発明は、 上部電極および下部電極を備えた上下電極型発光ダイ オードを光源とする発光装置とその製造方法に関する。 特に、 本発 明は、 上下電極型発光ダイオードに大きな電流を流すことができ、 その時に発生した熱の放散、 あるいはその熱による金属部材の熱応 力による伸縮等を考慮した発光装置と、 その製造方法に関する。 本 発明はまた、 発光ダイオードへの電力供給のために金線をワイヤポ ンディ ングで発光ダイオードに接続する代わりに、 ハングで接合さ れる導電性接続部材を用いる .ことにより、 振動または熱による発光 層の損傷を防止することができる発光装置とその製造方法に関する
背景技術
図 1 8 Aおよび 1 8 Bは、 発光ダイォードを光源とする従来技術 における発光装置である発光ダイオード組立体を説明する模式図お よび平面図である。 図 1 8 Aおよび 1 8 Bにおいて、 発光ダイォー ド組立体 6 0は、 印刷配線基板 6 1 と、 印刷配線基板 6 1の上に設 けられたサブマウン ト基板 6 2 と、 サブマウント基板 6 2の周囲を 囲むプラスチック製中空体 6 3 と、 発光ダイオード 6 5 と、 発光ダ ィオード 6 5 を零'う透明封止樹脂 6 6 とから構成される。
プラスチック製中空体 6 3は、 たとえば、 エポキシ樹脂を主成分 とした熱硬化性樹脂により、 リードフレーム 6 4とともに一体成形 される。 印刷配線基板 6 1は、 発光ダイオード 6 5を作動させるた めの図示されていない制御回路と接続するためのプリント配線 6 1
1が、 エッチング等により所望のパターンで形成されている。 サ： マウント基板 6 2は、 上面にエッチングまたはマスクを用いて蒸着 パターンを成形する等により、 一対の配線 6 2 2が形成されている プラスチック製中空体 6 3においては、 リードフレーム 6 4が側 壁を貫通している。 プラスチック製中空体 6 3は、 成形の際にリ一 ドフレーム 6 4の一部を内部に埋設する、 いわゆるインサー トまた はアウトサート成形 （インジェクション成形） により一体的に作製 される。 プラスチック製中空体 6 3は、 発光ダイオード 6 5 の発光 を、 内壁面により反射する。
発光ダイオード 6 5は、 下部に 2つの電極 6 2 3を備えており、 半導体ウェハからダイシングにより切り出され、 電極 6 2 3がサブ マウント基板 6 2の配線 6 2 2と接続される。
透明封止樹脂 6 6は、 耐熱性を有し、 プラスチック製中空体 6 3 の内部に充填され、 平板状または凸状のレンズを構成する。
図 1 9 Aと 1 9 Bは上下電極型発光ダイオードを光源とする従来 の発光装置を模式的に説明する断面図と平面図であり、 図 1 9 Cは 上下電極型発光ダイオードを説明する模式図である。 図 1 9 A、 1 9 Bに示した従来の発光装置 5 1 は、 金属基板 5 3 、 5 4と、 金属 基板 5 3 と 5 4との間に設けられているスリツ ト 5 5 (場合により 、 そこには絶縁材料が充填されることもある） と、 一方の金属基板 5 3 に取り付けられた上下電極型発光ダイオード 5 2 と、 もう一方 の金属基板 5 4と上下電極型発光ダイオード 5 2の上部電極 5 2 3 を接続する金線 5 1 1 、 5 1 2と、 反射体 5 6 と、 反射体 5 6の上 下電極型発光ダイオード 5 2を取り囲む開口部に充填された透明封 止材料 5 7 と、 反射体開口部の上部に設けられた蛍光体含有膜 5 8 とから構成され、 金線 5 1 1、 5 1 2 と金属基板 5 4および上下電 極型発光ダイオード 5 2の上部電極 5 2 3との接続はワイヤポンデ イ ングでなされている。 反射体 5 6は、 図 1 9 Aに見られるように 、 上部に向かって広がるように傾斜した反射部分を構成する開口部 を有するほぼ筒状体からなる。
上下電極型発光ダイオード 5 2は、 図 1 9 Cに示したように、 下 部電極 5 2 1 と、 下部電極 5 2 1 の上部に形成された発光層 5 2 ' と、 発光層 5 2 ' の上部に形成された透明導電膜 5 2 2 と、 透明導 電膜 5 2 2 の上に形成された上部電極 5 2 3 とから少なく とも構成 されている。
特開 2 0 0 1 - 2 4 4 5 0 8号公報に記載されている発光ダイォ 一ド用パッケージでは、 金属基板の一方に上下電極型発光ダイォー ドの下部電極を取り付け、 上下電極型発光ダイォードの上部電極を ボンディングワイヤ一で他方の絶縁された金属基板に接続している また、 従来の発光ダイオード用パッケージでは、 メタルコアの絶 縁部に樹脂がィンサ一トされたものがある。 このよ.うな発光ダイォ 一ド用パッケージの製造方法は、 たとえば、 '特開 2 0 0 5— 1 1 6 5 7 9号公報に記載されている。
表面実装型発光ダイオードを用いた発光装置として、 絶縁性接着 剤で分割したメタルコア基板に、 発光ダイォ一ドを封止樹脂で封止 したサブマウント基板を載置した発光装置も知られている。 このよ うな表面実装型発光ダイオードを光源とする発光装置は、 たとえば 、 特開 2 0 0 3 - 3 0 3 9 9 9号公報に記載されている。
サブマウントタイプのフリツプチップ型発光ダイォードは、 上部 に電極がないため、 発光した光が全て外部に照射されるという利点 がある。 - 一方、 上下電極型発光ダイオードは、 近年、 フリ ップチップ型発 光ダイォードに勝る性能のものが開発されつつある。 上下電極型発 光ダイオードは、 電流を多く流すことができ、 照度も向上させるこ とができるのに対し、 サブマウントタイプの構造では、 熱伝導性が 悪く、 発光ダイオードから発生した熱が放散され難いため、 パッケ ージが高温になり易く、 経年使用で配線が断線したり発光ダイォー ド自体が破壊したりする欠点があった。 また、 サブマウン トタイプ は、 量産性が悪いという問題があった。
上下電極型発光ダイオードは、 大型で、 発光効率が良く、 照度の 高いものが得られるようになつてきた。
上下電極型発光ダイォードを光源とする従来の発光装置では、 上 述のとおり、 発光ダイオードの上部電極と金属基板との間をワイヤ ボンディ ングにより接続している。 ワイヤボンディ ングに使用され る金線は、 上下電極型発光ダイオードの上部電極に、 たとえば、 口 ポッ ト （自動専用機） により、 熱圧着および超音波振動で接続して いる。 そのため、 ワイヤボンディングによる接続は、 金線を接続す る際の振動と圧力が上部電極を通して上下電極型発光ダイオードの 上部の半導体層や発光層に刺激を与え、 それらを損傷させることが ある。 そのため、 上下電極型発光ダイオードは、 振動と圧力による 半導体層や発光層の損傷を防止するため、 ワイヤボンダ一の圧力と 超音波振動を微妙に調整する必要があり、' 金ワイヤの接続抵抗が大 きくなる傾向になっていた。
しかし、 発光ダイオードの輝度を上げるために、 電流をさらに多 く流す必要があった。 この場合、 金線は、 径を太くするには限度が あるので、 複数本を使用して電流容量を稼ぐようにしている。 複数 本の金線を使用しても、 金線は電流容量が増加すると多くの熱を発 生し、 経年変化によって接着部分が不良になることがあった。 また 、 一方の基板の取り付けた上下電極型発光ダイォードの上部電極と 他方の基板とを接続する金線は、 多くの電流を流すと、 発熱による 熱応力が発生して断線したり、 あるいは上部電極もしくは基板との 接続部の接続抵抗により、 上下電極型発光ダイォ一ドが焼けるとい う問題があった。
さらに、 上下電極型発光ダイオードを光源とする従来の発光装置 は、 複数本の金線を設ける点で、 経年変化による接続不良が発生し 易いだけでなく、 製造工程数が増加し、 ワイヤポンダーの圧力や超 音波振動の微妙な調整が必要になるなど、 生産性が悪いという問題 があった。 発明の開示
以上のような問題を解決するために、 本発明は、 '量産性に優れ、 大電流および熱応力に耐えることができるとともに、 構成部材が高 い強度で保持されて一体化され、 且つその一体性が経時変化で損な われることのない、 上下電極型発光ダイォードを光源とする発光装 置と、 その製造方法の提供を目的とする。
本発明による発光装置は、
互いに分離した複数のパッケージ電極を有するパッケージと、 p型半導体層と n型半導体層との間に位置する発光層と、 最上層 の上部部分電極と、 最下層の下部電極とを有し、 前記パッケージ電 極の一方の上に、 前記下部電極が接合されている上下電極型発光ダ ィオードと、
前記上下電極型発光ダイォードの上部電極と前記パッケージ電極 の他方とを接続する導電性接続部材と、
から少なく とも構成されていて、 前記パッケージ電極の一方と前記 下部電極との接合、 前記上部電極と前記導電性接続部材との接合、 および前記導電性接続部材と前記パッケージ電極の他方との接合が 、 ハンダによりなされていることを特徴とする。
パッケージは、 複数のパッケージ電極となる互いに分離された基 板部分を有する金属基板と、 前記金属基板に接合された反射体とか ら構成することができる。 複数の基板部分は、 反射体で一緒に保持 され、 それにより発光装置としての一体性が保たれる。
パッケージは、 セラミック基板と、 セラミック基板上に互いに分 離して形成された複数のパッケージ電極と、 セラミック基板に接合 された反射体とから構成することもできる。
反射体は、 下部電極を一方のパッケージ電極に接合された上下電 極型発光ダイオードを取り囲む開口部を有する。 反射体の開口部に は、 透明封止材料を充填してもよい。
反射体は、 アルミナ系、 アルミナおよびガラスの複合系のセラミ ックの部材でよく、 樹脂系、 ガラス系またはロウ材系の接着剤によ つて金属基板またはセラミック基板に接合することができる。
反射体の開口部に充填する透明封止材料は、 ショァ A (ゴムの硬 さ） で 1 5から 8 5、 好ましくは 2 0から 8 0の樹脂またはエラス 卜マーであることができる。 より好ましい透明封止材料は、 1液型 または 2液型の熱硬化性シリコーン系樹脂またはエラス トマ一であ る。
反射体の開口部の上部に蛍光体含有膜を設けてもよい。
本発明の発光装置で使用する上下電極型発光ダイオー ドは、 特に 限定はされないが、 たとえば、 窒化ガリウム系の上下電極型発光ダ ィオードを好ましく使用することができる。
導電性接続部材は、 金、 銀、 または銅、 あるいは表面に金、 銀お よびニッケルのうちから選択された少なく とも 1種のメツキが施さ れた銅の、 リポン状の腕部を有する金属部材でよく、 あるいは全体 がリポン状の金属部材であることもできる。 導電性接続部材は、 好 ましくは、 リポン状の金の部材である。
本発明の発光装置は、 互いに分離した複数のパッケージ電極を有 するパッケージに発光ダイォードを接合する発光装置の製造方法で あって、
P型半導体層と n型半導体層との間に位置する発光層と、 最上層 の上部部分電極と、 最下層の下部電極とを有する上下電極型発光ダ ィオードを、 下部電極を 1つのパッケージ電極に接合することによ りパッケージに取り付ける工程、 および、
前記上下電極型発光ダイォードの上部部分電極ともう 1つのパッ ケージ電極とを導電性接続部材により接続する工程、
を含み、 前記 1つのパッケージ電極と前記下部電極どうし、 前記上 部電極と前記導電性接続部材どうし、 および前記導電性接続部材と 前記もう 1 つのパッケージ電極どうしを、 それぞれ八ンダで接合す ることを特徴とする方法により製造することができる。 図面の簡単な説明
図 1 A〜 1 Cは、 金属基板のパッケージを使用する本発明の発光 装置の例を説明する模式図である。
図 2 A〜 2 Cは、 金属基板のパッケージを使用する本発明の発光 装置のもう一つの例を説明する模式図である。
図 3 A〜 3 Cは、 セラミツク基板のパッケージを使用する本発明 の発光装置の例を説明する模式図である。
図 4は、 本発明の発光装置で使用する、 発光ダイオードを収納可 能な凹部を設けたセラミック基板を説明する模式図である。
図 5 Aと 5 Bは、 本発明の発光装置で使用する上下電極型発光ダ ィオードを説明する模式図である。 図 6 A〜 6 Fは、 導電性接続部材の種々の例を説明する図である 図 7 Aと 7 Bは、 リポン状の接続部材を説明する図である。
図 8は、 上下電極型発光ダイォードの上部部分電極を説明する図 である。 .
図 9は、 反射体開口部に封止材料を充填した発光装置を説明する 図である。
図 1 O Aと 1 0 Bは、 本発明の発光装置の製造に用いるパッケ一 ジ集合体を模式的に説明する図である。
図 1 1 Aと 1 1 Bは、 本発明の発光装置の製造に用いるパッケ一 ジの周囲スリツ トを説明する模式図である。
図 1 2 Aは、 パッケージ電極としての金属の基板部分を分離する スリ ッ トへの絶縁材料の充填を説明する図であり、 図 1 2 Bは、 反 射体開口部への封止材料の充填を説明する図である。
図 1 3は、 本発明の発光装置の製造方法の一例を説明するフ口一 チヤ一卜でめる。
図 1 4 Aと 1 4 Bは、 本発明の発光装置の製造に使用す'ることが できるパッケージ集合体の別の例を説明する模式図である。
. 図 1 5は、 本発明による発光装置の集合体の例を示す図である。 図 1 6 A〜 1 6 Dは、 発光ダイォードを 2つ取り付けた本発明の 発光装置を説明する模式図である。
図 1 7 A〜 1 7 Dは、 発光ダイオードを 3つ取り付けた本発明の 発光装置を説明する模式図である。
図 1 8 Aと 1 8 Bは、 サブマウントタイプのフリップチップ型発 光ダイオードを使用する従来の発光装置を説明する図である。
図 1 9 Aと 1 9 Bは、 上下電極型発光ダイオードを金ワイヤで接 続した従来の発光装置を説明する図であり、 図 1 9 Cは、 使用され' る上下電極型発光ダイオードを模式的に説明する図である。 発明を実施するための最良の形.態
上下電極型発光ダイオードを光源とする本発明の発光装置におい て、 上下電極型発光ダイオードは、 その下部電極をパッケージ電極 の 1つに接合してパッケージに取り付けられ、 そして発光ダイォ一 ドの上部電極は、 もう一つのパッケージ電極に導電性の接続部材に よつて接続される。
パッケージを構成する基板が金属製の: 合は、 基板を構成する互 いに分離した 2つの基板部分のおのおのを、 互いに分離した 2つの パッケージ電極として利用することができる。 ' 本発明の発光装置におけるパッケージの基板は、 セラミック製で あってもよい。 この場合は、 パッケージ電極は、 セラミック基板上 に導体材料を使用し互いから分離して形成される。
3以上のパッケージ電極を有するパッケージを使用する； ίとも可 能である。
図 1 A〜 1 Cを参照して、 パッケ一ジ電極として金属の 2つの基 板部分を有するパッケージを使用する本発明の発光装置を説明する 。 図 1 Aは発光装置の平面図、 図 1 Bは断面図、 図 1 Cは底面図で ある。
図 1 A〜 1 Cに示した例では、 パッケージは、 パッケージ電極と して一対の基板部分 1 2、 1 4を有する。 基板部分 1 2 と 1 4は、 間にスリッ ト 1 3が設けられ、 互いに絶縁されている。 上下電極型 発光ダイォード 1 1は一方の基板部分 1 2に、 下部電極 （図示せず ) を接合して取り付けられ、 そして上部電極 1 1 1は、 導 *性接続 部材 1 5を利用して他方の基板部分 1 4に接続される。
基板部分 1 2、 1 4には、 上下電極型発光ダイオード 1 1 を取り 付ける領域を取り囲むように、 上方に向かって広げて形成された傾 斜した反射面 1 6 1 を備えた貫通開口部を有する中空の反射体 1 6 が、 接着剤 1 8によって結合される （以下で参照する図では、 簡単 にするため、 図 1 Bにおける接着剤 1 8に相当するものは図示しな い） 。 基板部分 1 2 、 1 4は、 スリ ッ ト 1 3により分離されている にもかかわらず、 反射体 1 6および接着剤 1 8 により、 一緒に堅固 に保持されている。 スリッ ト 1 3により分離 （絶縁） された基板部 分 1 2 、 1 4は、 それぞれを電源 （図示せず） に接続することによ り、 発光ダイォードへの給電用のパッケージ電極として使用するこ とができる。
基板部分 1 2 、 1 4を分離するスリ ッ ト 1 3の形状は、 図示のよ うに直線状でよく、 あるいは曲線状、 十字状、 T字状、 H字状等任 意の形状に変形させることもできる。 スリ ッ ト 1 3 には、 絶縁材料 (図示せず） を充填することも可能である。
基板部分 1 2、 1 4の表面には、 反射体 1 6の開口部の内側の領 域 （発光ダイオードを取り付ける領域） に、 たとえば、 金または銀 メツキ層 1 6 2 、 1 6 3が施され、 上下電極型発光ダイオード 1 1 の発光を効率良く反射させる。
図 2 A〜 2 Cを参照して、 2つの基板部分を有する金属基板を使 用する本発明の発光装置のもう一つの例を説明する。 図 2 Aは、 発 光装置の断面図、 図 2 Bは図 2 Aの部分拡大図、 図 2 Cは発光装置 の平面図である。
図 2 A〜 2 Cに示した発光装置では、 スリッ ト 1 3に絶縁材料 1 7を充填している。 また、 上下電極型発光ダイオード 1 1は、 一方 の基板部分 1 2に設けた収納凹部 1 2 1 に収納されている。 凹部 1 2 1の深さは、 そこに収納した発光ダイオード 1 1 の上部電極 1 1 1の上面がもう一方の基板部分 1 4の上面と同じ高さになるような 深さであるのが好ましい。
図 2 Bには、 一方のパッケージ電極としての基板部分 1 2 と下部 電極 1 1 2 とを接合しているハンダ 6 1 a、 上部電極 1 1 1 と導電 性接続部材.1 5 とを接合しているハンダ 6 1 b、 および導電性接続 部材 1 5 ともう一方のパッケージ電極としての基板部分 1 4とを接 合しているハンダ 6 1 cも示されている。
図 1 A〜 1 Cと図 2 A〜 Cに示した発光装置において、 上下電極 型発光ダイオード 1 1 は、 上部電極 1 1 1 と下部電極 1 1 2が設け られている （下部電極 1 1 2は 0 2 Bにのみ示される） 。 上下電極 型発光ダイオード 1 1は、 一方の基板部分 1 2にその下部電極 1 1 2 を接合して取り付けられ、 そして上部電極 1 1 1は、 導電性接続 部材 1 5 を介して、 もう一方の基板部分 1 4に接続される。
図 3 A〜 3 Cを参照して、 セラミ ック基板のパッケージを使用す る本発明の発光装置を説明する。 図 3 Aは発光装置の断面図、 図 3 Bは図 3 Aの一部拡大図、 図 3 Cは発光装置の平面図である。
図 3 A〜 3 Cに示した例では、 パッケージは、 単一のセラミック 基板 2 2 を有する。 セラミック基板 2 2上には、 絶縁部 1 9により. 分離されて対向するように、 金属または合金などの導電性材料によ り一対のパッケージ電極 1 2 2 、 1 2 3 (図 3 B .、 3 C ) が設けて あ ¾。 ノ \°ッケージ電極 1 2 2 、 1 2 3は、 たとえば、 マスクを用い てセラミ ック基板 2 2上に予め導電性材料のぺ一ストを塗布して形 成することができる。 パッケージ電極はメツキにより形成すること も可能である。 導電性材料として好ましいのは、 金または銀である 。 ノ\°ッケージ電極 1 2 2 、 1 2 3は、 発光ダイォ一ド 1 1へ給電す る電源 （図示せず） との接続のためにパッケージの端部まで達する ように、 絶縁部 1 9 を挟んで、 セラミック基板 2 2のほぼ全面に形 成することができる。 場合により、 特定の形状と寸法にパターン化 したパッケージ電極 （たとえば、 接続する上下電極型発光ダイォー ド 1 1 の下部電極の幅、 および導電性接続部材 1 5の幅とほぼ同じ 幅に形成してパッケージの端部まで延在する帯状のパッケージ電極 ) を用いることも可能である。
セラミック基板 2 2には、 金属基板を使用する発光装置について 先に説明したように、 反射体 1 6を取り付けることができる。
図 4に示したように、 セラミック基板 2 2には、 金属基板を使用 する発光装置について先に説明したように、 発光ダイォ一ド 1 1 を 収納可能な凹部 1 2 1 を設けてもよい。 凹部 1 2 1の深さは、 そこ に収納した発光ダイオード 1 1の上部電極 1 1 1 の上面が、 発光ダ ィオード 1 1 を接合したパッケージ電極 1 2 2から切り離された他 方のパッケージ電極 1 2 3の上面と同じ高さになるような深さであ るのが好ましい。
本発明の発光装置における光源の発光ダイオードとしては、 任意 の上下電極型発光ダイオードを使用することができる。 上下電極型 発光ダイオードは、 一般に、 p型半導体層と n型半導体層との間に 位置する発光層と、 最上層の上部部分電極と、 最下層の下部電極と を有する。
本発明の発光装置で用いることができる上下電極型発光ダイォー ドの例として、
( 1 ) アルミニウムガリウムヒ素 （A l G a A s ) 系ダイオード (赤外線 · 赤色発光用）
( 2 ) ガリウムヒ素リン （G a A s P) 系ダイオード （赤 · 橙 · 黄色発光用）
( 3 ) 窒化ガリウム （G a N) 系ダイオード （ · 青 · 紫 · 紫外 線発光用）
( 4 ) リ ン化ガリウム （G a P) 系ダイオード （赤 · 黄 · 緑色発 光用）
( 5 ) セレン化亜鉛 （ Z n S e ) 系ダイオード （緑 · 青色発光用
)
( 6 ) アルミニウムインジウムガリウムリン （A l G a l n P) 系ダイォ一ド （橙 ， 黄橙 · 黄 · 緑色発光用）
( 7 ) ダイヤモンド （C) 系ダイオード （紫外線発光用）
( 8 ) 酸化亜鉛 （ Z n O) 系ダイオード （近紫外線発光用） を挙げることができる。 このような発光ダイオードは、 C R E E社 、 S e m i L E D s社、 豊田合成社、 信越半導体社、 日亜化学工業 社、 〇 S RAM社、 P h i 1 i p s L um i l e d s社を始めと する、 いろいろな製造元から供給されている。
上下電極型発光ダイォードの製造方法には、 導電性基板を用いて 製造する方法と、 半導体を成長させる仮の基板を用いて製造する方 法がある。
導電性基板を用いる方法では、 上下電極型発光ダイオードは、 導 電性基板の上に、 n型半導体層、 発光層、 p型半導体層を積層し、 p型半導体層の上に上部部分電極を形成し、 最下層の導電性基板の 下に下部電極を形成して製造される。
図 5 Aの模式図に、 導電性基板を用いる方法で製造された代表的 な上下電極型発光ダイオードとして、 窒化ガリゥム系の上下電極型 発光ダイオード 8 1 を示す。 上下電極型発光ダイオード 8 1は、 下 部電極 8 1 2、 下部電極 8 1 2の上に位置する基板 8 1 3— 4、 基 板 8 1 3 — 4の上に形成された n型窒化ガリウム系半導体層 8 1 3 一 3、 n型窒化ガリウム系半導体層 8 1 3 — 3の上に形成された量 子井戸構造型活性層 （発光層） 8 1 3— 2、 量子井戸構造型活性層 8 1 3 - 2の上に形成された p型窒化ガリゥム系半導体層 8 1 3— 1、 P型窒化ガリウム系半導体層 8 1 3— 1の上に形成された上部 部分電極 8 1 1から少なく とも構成されている。
仮の基板を用いる方法では、 上下電極型発光ダイオードは、 例え ばサファイア基板等の仮の基板の上に、 n型半導体層、 発光層、 p 型半導体層を積層し、 この p型半導体層の上に、 たとえば、 別の導 電性基板を接合するか、 あるいはメツキ等で導電性の金属基板を形 成後に、 仮の基板を除去し、 それにより露出した n型半導体層の上 に上部部分電極を形成し、 最下層の導電性基板または金属基板の露 出面に下部電極を形成して製造される。 .
図 5 Bの模式図に、 仮基板を用いて製造された、 もう一つの窒化 ガリウム系上下電極型発光ダイオードの例を示す。 この図の上下電 極型発光ダイオード 9 1は、 下部電極 9 1 2、 下部電極 9 1 2の上 に位置する基板 9 1 3— 4、 基板 9 1 3 — 4の上に形成された p型 窒化ガリゥム系半導体層 9 1 3— 3、 p型窒化ガリゥム系半導体層 9 1 3 - 3の上に形成された量子井戸構造型活性層 （発光層） 9 1 3 — 2、 量子井戸構造型活性層 9 1 3— 2の上に形成された n型窒 化ガリウム系半導体層 9 1 3 — 1、 n型窒化ガリウム系半導体層 9 1 3 — 1の上に形成された上部部分電極 9 1 1から少なく とも構成 されている。
図 5 Aと 5 Bで説明したような窒化ガリゥム系上下電極型発光ダ ィオードは、 たとえば、 C R E E社から商品名 ： E Z 1 0 0 0 (青 色） で、 あるいは S e m i L E D s社から商品名 ： S L— V— B 4 0 A C (青色） 、 S L— V— G 4 0 A C (緑色） 、 S L—V— U 4 0 A C (紫外線、 近紫外線） で、 入手可能である。
上部部分電極 8 1 1 (図 5 A) 、 9 1 1 (図 5 B) に接続する導 電性接続部材 （図示せず） は、 上部部分電極と導電性接続部材との 間に配置したハンダ材料 （図示せず） によって （より具体的に言え ば、 配置したハンダ材料を加熱処理 （リフロー処理） して） 、 上部 部分電極 8 1 1 、 9 1 1 に接合される。 そのため、 本発明の発光装 置では、 熱圧着と超音波振動を利用するワイヤボンディングにより 製造される発光装置の場合のように、 振動や圧力により発光層 8 1 3— 2 、 9 1 3 — 2を損傷することがなく、 従って、 従来の発光装 置の上下電極型発光ダイォードでは必要であった、 製造時のワイヤ ボンディ ングマシーンの圧力や超音波振動の微妙な調整が不要にな る。
本発明の発光装置で使用する金属の基板部分 1 2 、 1 4は、 銅ま たは銅合金、 アルミニウムまたはアルミニウム合金、 あるいは鉄ま たは鉄合金で作製することができる。 セラミック基板 2 2は、 アル ミナ、 窒化ケィ素などで製作することができる。
ノ、 °ッケージ電極としての金属の基板部分 1 2 、 1 4は、 配線によ り電源に接続して、 上下電極型発光ダイォード 1 1 に直接給電する ことができる。 基板部分 1 2、 1 4の表面には、 銀、 金およびニッ ゲルのうちの少なく とも 1種のメツキ層 （図示せず） を形成するこ とができ、 それにより発光ダイオードからの光を効率よく外部に放 射することができる。 金属の基板部分 1 2、 1 4は、 良好な熱伝導 体でもあるので、 発光ダイオードへの給電に伴って発生する熱を放 散するのにも有効に働く ことができる。 このように、 金属の基板部 分 1 2 、 1 4をパッケージ電極とする場合は、 電流を流す導電体、 上下電極型発光ダイオードからの光の反射 （反射体の開口部の内側 の領域での） 、 ダイオードより発生する熱の放散、 の 3つの役目を 同時に果たすことができる。 導電体としての基板部分 1 2 、 1 4は 、 その全体が電気伝導に活用されるので、 大容量の電流を流すのに 特に有効である。
セラミック基板 2 2を用いる場合は、 発光ダイオードへの給電の ために、 絶縁部により分離されて対向する一対のパッケージ電極を 表面に形成する必要がある （セラミック基板の場合のパッケージ電 極については、 既に説明したとおりである） 。 パッケージ電極を、 金または銀を主体とする材料で、 少なく とも反射体の開口部に露出 された基板表面に形成すれば、 発光ダイォードからの放射光の反射 に利用することができる。'
反射体 1 6は、 たとえば、 アルミナ系、 アルミナおよびガラスの 複合系のセラミ ックで作製することができる。 反射体 1 6は、 合成 樹脂製とすることも可能である。 反射体 1 6の開口部の反射面.1 6 1 には、 反射効率の向上のために、 金、 銀、 あるいはアルミニウム 等の膜をコーティングすることもできる。
金属の基板部分 1 2 、 1 4、 またはセラミ ック基板 2 2への反射 体の接着は、 たとえば、 2液型のエポキシ系樹脂を主成分とした熱 硬化性接着剤、 あるいはシリコーン系樹脂からなる接着剤を用いて 行うことができる。 このほかに、 たとえば、 ポリイミ ド樹脂系、 ガ ラス系、 またはロウ材系の接着剤を使用することもできる。 接着剤 は、 たとえば、 自動機等により、 サイズの小さい部分に容易に塗布 することが可能である。
本発明の発光装置では、 パッケージの金属基板 （上で説明した例 では 2つの基板部分 1 2 、 1 4により構成される） 、 セラミック基 板 2 2 と、 反射体 1 6は、 上方から見た形状 （図 1 A、 2 C、 3 C の平面図に見られる形状） を、 円形、 正方形、 長方形、 楕円形等に することができる。
導電性接続部材 1 5は、 上下電極型発光ダイォード 1' 1の上部電 極 1 1 1 に接続する側に、 たとえば、 2本の腕部 1 5 1 (図 1 A、 2 C、 3 C ) を有する。 腕部 1 5 1は、 その太さ、 形状を変えたり 、 あるいは本数を変えることができる。 導電性接続部材 1 5の形状 、 特に腕部 1 5 1の形状を工夫することで、 発光ダイオードからの 発光効率を向上させ、 あるいは発熱時に生じる熱応力を緩和するこ とができる。 たとえば、 2本の腕部 1 5 1 を、 図示したように平行 でなく、 中央部を水平方向に外側に湾曲させてもよく、 あるいは垂 直方向に湾曲させてもよい。 また、 腕部 1 5 1は、 棒状にあるいは リボン状に成形することができる。 腕部 1 5 1は、 上部電極 1 1 1 と接続する先端部の面積を大きくするように成形することもできる 腕部 1 5 1が複数の場合、 隣り合う腕部の間には開口部ができ、 上下電極型発光ダイォ一ド 1 1 の側部 1 1 4 (図 2 B、 3 B、 4 ) から放射された光はこの開口部を通って外部へ導かれる。
導電性接続部材 1 5の材料としては、 良導電性金属である、 金、 銀、 銅、 又はそれらの合金が好ましい。 金、 銀またはそれらの合金 以外の場合は、 導電性接続部材 1 5の表面に金メッキまたは銀メッ キを施すと、 接合に使用するハングとの密着性が向上し、 また、 よ り大きな電流を流すことができるので好ましい。 メツキ材料として は、 ニッケルを使用することもできる。 発光ダイオード 1 1の上部 電極 1 1 1 に腕部 1 , 5 1 を介して電気的に接続する接続部材 1 5は 、 従来技術で用いられる、 直径 2 5〜 3 0 m程度の金線などの配 線と比較して、 大容量の電流を流すことができるだけでなく、 断面 および表面の形状により強度および放熱性を向上させることができ る。
図 6 A〜 6 Fを参照して、 導電性接続部材の変形例を説明する。 図 6 Aに示した導電性接続部材 2 5は、 それにより互いに接続さ れる、 一方のパッケージ電極としての金属の基板部分 1 2に取り付 けた上下電極型発光ダイオード 1 1 の上部電極 1 1 1 と、 もう一方 のパッケージ電極としての基板部分 1 4の接合部 1 4 1 とが、 同一 高さにある場合に用いられる。 この接続部材 2 5は、 平板で作製さ れていて、 発光ダイオード 1 1の上部電極 1 1 1 と接続する側は、 たとえば図 1 Aに見られるような、 2本の腕部 1 5 1の形を有する 。 この場合、 基板部分 1 4の接合部 1 4 1 は、 その部分が凸状に突 き出すよう、 平らな金属材料をプレス成形して容易に形成すること ができる。 .
図 6 Bには、 金属の基板部分 1 4に形成した凸状の接合部 1 4 1 の別の形態を示す。 この図の接合部 1 4 1 も、 平らな金属材料をプ レス成形して容易に形成することができる。
図 6 Cに示した導電性接続部材 2 6は、 一方のパッケージ電極と しての基板部分 1 2に取り付けた上下電極型発光ダイォ一ド 1 1の 上部電極 1 1 と、 もう一方のパッケージ電極としての基板部分. 1 4の接合部 1 4 1 とが、 異なる髙さにある場合に用いられる。 この 接続部材 2 6は、 たとえば平らな金属板をプレス成形して作製する ことができ、 発光ダイオード 1 1の上部電極 1 1 1 と接続する側に 、 やはり 2本の腕部 1 5 1 を有する。
図 6 Dには、 上下電極型発光ダイオード 1 1の上部電極 1 1 1 と 基板部分 1 4の接合部 1 4 1 とが異なる高さにある場合に用いられ る接続部材 2 6のもう一つの例を示す。
図 6 Eには、 セラミック基板 2 2 を使用した場合の、 導電性接続 部材 2 7による発光ダイォード 1 1 の上部電極 1 1 1 とパッケージ 電極 1 2 3との接続の例を示す。 この例.で使用している導電性接続 部材 2 7は、 図 6 Dに示したものと同様である。
図 6 Fには、 セラミック基板 2 2 を使用した場合の、 導電性接続 部材 2 8 による発光ダイォード 1 1 の上部電極 1 1 1 とパッケージ 電極 1 2 3との接続の例を示す。 この例で使用している導電性接続 部材 2 8は、 図 6 Aに示した接続部材 2 5 と同様に、 平板で作製さ れていて、 2本の腕部 1 5 1 を有する。 セラミック基板 2 2には、 平板状の接続部材 2 7の使用を可能にするため、 発光ダイオード 1 1の上部電極 1 1 1 と同じ高さになるよう突起状の接続部 1 4 2が 設けられている。
図 6 A〜 6 Fに例示した導電性接続部材においても、 腕部を水平 または垂直方向の湾曲させることが可能である。
導電性接続部材は、 金属材料から容易に製作することができる。 そのため、 導電性接続部材を用いる本発明の発光装置は、 1本また は 2本の金線等によって接続する発光装置と比較して、 大容量の電 流 （たとえば、 3 5 0 m A以上） を流すことができるだけでなく、 それにより発生する熱を導電性接続部材からも放散することができ る。
腕部 1 5 1 を有する導電性接続部材 1 5、 2 5 、 2 6 、 2 7 、 2 8に代えて、 リポン状接続部材を用いてもよい。 リポン状接続部材 は、 金属材料から容易に製作でき、 また他の部材との接続を容易に 行うことができることから、 本発明において好ましい接続部材であ る。
リポン状接続部材を使用する場合は、 図 7 A (上面図） と 7 B ( 側面図） に模式的に示したように、 一方のパッケージ電極 （図では 金属の基板部分 1 2 ) に取り付けた上下電極型発光ダイオード 1 1 の上部電極 1 1 1 と、 もう一方のパッケージ電極 （図ではもう一方 の基板部分 1 4 ) とを、 リボン状接続部材 1 5 ' で単純に接続する だけでよい。 好ましいリボン状接続部材は金製である。
また、 本発明の発光装置で使用する導電性接続部材は、 たとえば 、 直径 5 0 〜 1 0 0 の金線をプレスして両端を平たく したもの でもよい。
導電性接続部材は、 電流が流れる断面積が少なくとも 1 5 0 0〜 1 0 0 0 0 m 2であるのが好ましい。 より好ましくは、 導電性接 続部材の電流が流れる断面積は少なく とも 2 0 0 0〜 6 0 0 0 ΠΙ 2である。 この断面積は、 図 1 A、 2 C、 3 Cに典型的に見られる ような 2以上の腕部を持つ部材の場合は、 各腕の長手方向に垂直な 断面の面積の合計であり、 図 7 A、 7 Bに示したようなリポン状接 続部材の場合は、 その長手方向に垂直な断面の面積である。 たとえ ば、 金リポンの導電性接続部材の場合、 リポンの幅は 1 0 0〜 2 0 0 rn, 厚さは 2 0〜 2 5 m程度でよい。
図 8は、. 導電性接続部材が接続する上下電極型発光ダイォードの 典型的な上部電極 1 1 1の平面図である。 図の上部電極 1 1 1の左 側，（接続部材に接続する側） には、 面積の大きい接続部 3 6が設け られている。 上部電極 1 1 1の接続部 3 6は、 たとえば図 7 Aに示 した接続部材 1 5 ' の先端の接続部分と同じまたはほぼ同じ大きさ にすることにより、 互いの電気的接合をより向上させるとともに、 大電流を流したときの熱の発生を制限している。
取り付けられる発光ダイオードの上面の一部だけを覆う部分電極 として作製される図.8の上部電極 1 1 1は、 平行な 3つの矩形の開 口部 1 1 3 を有する。 発光ダイオード （図示せず） は、 この部分電 極以外の部分から光を効率良く外部に照射する。 場合によっては、 上部電極 1 1 1 をほぼ Uの字または Cの字状に形成してもよい。 本発明の発光装置では、 パッケージ電極の一方と上下電極型発光 ダイオードの下部電極との接合、 上下電極型発光ダイオードの上部 電極と導電性接続部材との接合、 および導電性接続部材とパッケー ジ電極の他方との接合が、 ハンダによりなされている。 好ましいハ ンダ材料は共晶ハングである。 共晶ハンダとしては、 金—錫系、 錫 —銀一銅系、 錫—銀系、 インジウム系の共晶ハンダゃ、 金—錫系八 ンダペース ト等、 公知のハンダ材料を使用することができる。 さら に、 ここに挙げた以外のハンダ材料を使用することも可能である。 ハンダ材料による接合は、 互いに接合する部材に金メツキを施すこ とにより、 接合強度を強くすることができる。
本発明の発光装置においては、 必要に応じ、 反射体の開口部に透 明封止材料を充填することにより、 上下電極型発光ダイオードを封 止することができる。 図 9に、 金属の基板部分 1 2 、 1 4を有する パッケージを用いて製造した発光装置であって、 反射体 1 6の開口 部に封止材料 4 1 を充填した発光装置を示す。
封止材料 4 1 には、 1液型または 2液型の熱硬化性シリコーン系 樹脂またはエラス トマ一を用いることができる。 上下電極型発光ダ ィォ一ド 1 1 に大きな電流 （たとえば、 3 5 0 m A以上） を流した 際に発生する熱応力を吸収して、 導電性接続部材 1 5 と発光ダイォ ード 1 1 の上部電極 （図示せず） との接合部、 および基板部分 1 4 との接合部に与える応力を少なくするために、 シリ コーン封止材料 は、 硬度がショァ A (ゴムの硬さ） で 1 5から 8 5であるのが好ま しい。 シリコーン封止材料のより好ましいショァ A硬度は 2 0から 8 0である。
本発明の発光装置の上下電極型発光ダイォードに流す定格電流は 、 3 5 0 m A以上とすることができる。 反射体の開口部に透明封止 材料を充填する場合、 発光ダイオードの定格電流が 3 5 0 m A未満 の場合には、 熱の発生が少なく、 封止樹脂の硬度を考慮する必要が ない。
反射体 1 6の開口部の上部には、 上下電極型発光ダイオード 1 1 から照射される光の色を所望の色に変換することができる蛍光体含 有膜 4 2 を設けることができる。 反射体 1 6の開口部に封止材料 4 1 を充填した場合は、 蛍光体含有膜 4 2は一般に、 図 9に見られる ように、 封止材料 4 1の表面に位置する。 封止材料を使用しない場 合は、 発光ダイォード 1 1 と蛍光体含有膜 ·4 2は空間によって隔て られる。
封止材料に、 予め蛍光体を含有させてもよい。 蛍光体を含有して いる封止材料は、 表面に蛍光体含有膜を設けることなく、 上下電極 型発光ダイォ一ドの前面および側部から放射された光を所望の色に 変換することができる。 ·
本発明の発光装置は、 互いに分離した複数のパッケージ電極を有 するパッケージに発光ダイオードを接合する方法により製造するこ とができる。 パッケージとしては、 単一の発光装置製造用の単一の パッケージを使用してもよく、 あるいは、 複数の発光装置からなる 集合体製造用のパッケージ集合体を使用してもよい。
本発明の方法により発光装置を製造するには、 まず、 用意したパ ッケージの 1つのパッケージ電極に、 上下電極型発光ダイオードの 下部電極を接合して、 上下電極型発光ダイォ一ドをパッケージに取 り付ける。 その後、 発光ダイオードの上部部分電極ともう 1つのパ ッケージ電極とを、 導電性接続部材を用いて接続する。
本発明の方法では、 1つのパッケージ電極と下部電極との接合、 上部電極と導電性接続部材との接合、 および導電性接続部材ともう
1つのパッケージ電極との接合を、 ハンダ材料を使用して行う'。 ハ ンダ材料による接合は、 接合しょう とする 2つの部材の間に配置し たハンダ材料をリフローさせて行う ことができる。 このように、 本 発明の方法では、 ハンダ材料は、 1 つのパッケージ電極と下部電極 との間、 上部電極と導電性接続部材との間、 および導電性接続部材 ともう 1つのパッケージ電極との間の、 3箇所に配置される。 ハン ダ材料のリフローによる接合は、 1つのパッケージ電極と下部電極 との間のハンダを先に'リフ —させて、 発光ダイオードをパッケ一 ジに固定して取り付けてから、 導電性接続部材の各端部と上部電極 およびもう 1つのパッケージ電極との間にハンダ材料を挟んで導電 性接続部材を所定の位置に配置し、 そしてこの 2箇所のハンダ材料 をリフ口一させて、 導電性接続部材を上部電極ともう 1つのパッケ —ジ電極に接合することができる。 あるいは、 ハンダ材料を 3箇所 に配置した後に、 一緒にリフローさせることもできる。 製造工程を 簡単にできることから、 3箇所のハンダ材料を一緒にリフローさせ るのがより好ましい。
図 1 0 Aに、 本発明の発光装置の製造に用いることができるパッ ケージ集合体作製用.の金属基板の例を示す。 この図の金属基板 3 1 には、 2列のパッケージからなるパッケージ集合体が作製される。 1つのパッケージは、 パッケージ電極としての基板部分 1 2、 1 4 からなる。 基板部分 1 2、 1 4は、 スリ ッ ト （内部スリ ッ ト） 1 3 で分離されている。 その一方、 基板部分 1 2、 1 4により構成され るパッケージの周囲は、 周囲スリッ ト 3 1 1 — 1 、 3 1 1— 2、 3 1 1 — 3、 3 1 1一 4により取り囲まれている。 周囲スリッ ト 3 1 1 _ 2 と 3 1 1 — 4には、 内部スリ ッ ト 1 3が通じている。
周囲スリ ッ ト 3 1 1 — 1、 3 1 1 — 2、 3 1 1 — 3、 3 1 1 — 4 は、 図 1 1 A (図 1 O Aの S部の拡大図） と 1 1 Bに示レたように 、 隣接する周囲スリ ッ トの端部間の僅かの連結部 （脆弱部） 3 1 5 により不連続になっている。 これにより、 金属基板 3 1 (図 1 0 A ) において内部スリ ッ ト 1 3で分離された基板部分 1 2、 1 4から なり、 周囲スリ ッ ト 3 1 1— 1、 3 1 1 — 2、 3 1 1 — 3、 3 1 1 一 4で囲まれた 1つのパッケージの一体性が保たれている。
内部スリ ッ ト 1 3 には、 予め絶縁材料 1 7 (図 2 A〜C) を充填 してもよい。 絶縁材料 1 7は、 エポキシ系樹脂のように、 弾性およ び接着性の高いものが望ましい。 内部スリ ッ ト 1 3に充填した絶縁 材料は、 基板部分 1 2、 1 4を電気的に絶縁するとともに、 基板部 分 1 2、 1 4により構成されるパッケージの一体性を保持する役割 を担うことができる。
各パッケージには、 図 1 0 Bに示したように、 反射体 1 6 を接着 して取り付けることができる。 発光ダイオード （図示せず） からの 光を反射体 1 6により効率的に反射できるように、 発光ダイオード は反射体の開口部の中心に位置するのが好ましい。 そのために、 パ ッケージにおいてパッケージ電極を分離するスリッ ト （内部スリッ ト） 1 3は、 反射体 1 6の開口部の中心から偏心している。 図 1 0 Bには、 一方の基板部分 1 2における発光ダイオードの取り付け位 置を 3 1 3で、 発光ダイオードの上部電極に接続した導電性接続部 材のもう一方の基板部分 1 4における接合位置を 3 1 4で、 模式的 に示しており、 3 1 3で示された発光ダイォ一ド取り付け位置が反 射体 1 6の開口部の中心にくるように、 スリ ッ ト （内部スリ ッ ト） 1 3が反射体 1 6の開口部の中心から偏心しているのを見ることが でさる。
反射体 1 6の外周は、 基板部分 1 2 、 1 4からなるパッケージの 外周と一致してもよく、 あるいはパッケージの外周の内側に位置す ることもできる。 場合により、 反射体 1 6の外周は、 一部がパッケ ージの外周と一致し、 残りがパッケージの外周の内側に位置するこ ともできる。 図 1 0 Bは、 外周がパッケージの外周と一致した反射 体 1 6を示している。 接着剤で基板部分 1 2 、 1 4に接合した反射 体 1 6は、 発光ダイオードから放射される光を反射することで発光 装置の発光効率を向上させるとともに、 パッケージの一体性を保持 するのにも寄与する。
反射体 1 6のパッケージへの接着による取り付けは、 次に説明す る発光ダイォードおよび導電性接続部材のパッケージへの取り付け 前に行ってもよく、 その後に行って よい。
図 1 0 Bに示した、 一方のパッケージ電極としての基板部分 1 2 の発光ダイオード取り付け位置 3 1 3に、 下部電極を接合して発光 ダイオード （図示せず） を取り付け、'そしてもう一方のパッケージ 電極としての基板部分 1 4の導電性接続部材接合位置 3 1 4に接合 した導電性接続部材 （図示せず） を介して、 発光ダイオードの上部 電極をもう一方の基板部分 1 4に接続して、 発光装置を完成する。 発光ダイオードの下部電極と基板部分 1 2 との接合、 および導電性 接続部材と発光ダイォードの上部部分電極との、 および基板部分 1 4との接合は、 ハンダ材料のリフローにより行われる。 発光ダイォ ードの下部電極と基板部分 1 2との接合、 並びに、 導電性接続部材 と発光ダイォ一ドの上部電極との、 および基板部分 1. 2 との接合は 、 同時に行ってもよく、 前者の接合を先に行ってから、 後者の接合 を行う こともできる。
パッケージ集合体を利用して完成した発光装置は、 周囲スリッ ト 間の脆弱部として形成されたわずかな連結部 3 1 5により金属基板 '3 1 につながれているだけであり、 わずかな押圧力によって金属基 板 3 1から分離することができる。 場合により、 複数のパッケージ を一緒に取り囲む周囲スリッ トを形成した金属基板を使用して、 複 数の発光装置の集合体を製造することも可能である。 さらに、 反射 体 1 6 を取り付けた上で金属基板から切り離した単一のパッケージ または複数のパッケージの集合体に発光ダイオードを取り付ける手 順により、 単一の発光装置または複数の発光装置の集合体を製造す ることも可能である。
図 1 2 Aと 1 2 Bを参照して、 金属の基板部分を分離するスリツ 卜への絶縁材料の充填と、 反射体開口部への封止材料の充填の例を 説明する。
スリ ッ トへ絶 fe材料を充填する場合は、 図 1 2 Aに示したように 、 反射体 1 6を基板部分 1 2 、 1 4に接着したパッケージの裏側に 、 後に剥離可能なフィルム 4 5を接着する。 続いて、 基板部分 1 2 、 1 4を分離しているスリ ッ ト 1 3に、 絶縁材料 1 7 (エポキシ系 樹脂など） を充填してから、 フィルム 4 5 を剥離する。 スリ ッ ト 1 3への絶縁材料 1 7の充填は、 反射体 1 6の取り付け前に行つても よい。
反射体開口部へ封止材料を充填する場合は、 図 1 2 Bに示したよ うに、 反射体 1 6 と発光ダイォ一.ド 1 1 を取り付けたパッケージの 裏側に、 後に剥離可能なフィルム 4 5 を接着する。 続いて、 基板部 分 1 2 、 1 4を分離しているスリッ ト 1 3 と反射体 1 6 の開口部に 、 封止材料 4 1 を充填してから、 フィルム 4 5を剥離する。 スリ ッ ト 1 3 に予め絶縁材料 1 7 (図 1 2 A ) が充填されている場合には 、 パッケージ裏側へフィルム 4 5を接着せずに、 反射体 1 6の開口 部に封止材料 1 9 を充填することができる。
蛍光体含有膜が必要な場合は、 反射体 1 6の開口部に充填した封 止材料の表面を覆って設けることができる。
図 1 3 に、.金属基板に作製したパッケージを使って本発明により 発光装置を製造する方法の一例を説明するフローチャートを示す。 まず、 ス トリップ状の金属基板を、 連続して加工できるように、 た とえば基台上を移動することにより、 供給する （工程 5 1 1 ) 。 上 下電極型発光ダイオードを取り付ける位置に対応して、 スリ ッ ト等 を形成する （工程 5 1 2 ) 。 基板部分の領域の内側に、 反射用の金 または銀メツキ層を形成する （工程 5 1 3 ) 。 反射体を所定の位置 に接着して取り付ける （工程 5 1 4 ) 。 一方の基板部分の所定の箇 所にハンダ材料を配置して、 その上に下部電極を接触させて上下電 極型発光ダイオードを配置し、 そして上下電極型発光ダイオードの 上部電極ともう一方の基板部分の所定の箇所に八ンダ材料を配置し てから、 導電性接続部材を 2つの先端がそれらに接触するように配 置する （工程 5 1 5 ) 。 この状態で金属基板をリフロー炉中を通過 させることにより加熱処理して、 ハンダにより部材どうしを接合す る （工程 5 1 6 ) 。 その後、 金属基板から、 単一の発光装置または 複数の発光装置の集合体を分離する （工程 5 1 7 ) 。 このように、 本発明による発光装置の製造方法は、 プレス機および電子部品取付 口ポッ トを主体としたラインで実施される。 また、 発光装置を一つ ずつ製造することも、 所定の数の発光装置の集合体単位で製造する こともできる。
セラミック基板を使用するパッケージで発光装置を製造する場合 は、 金属基板パッケージの場合にスリッ トにより分離したパッケ一 ジ電極となる基板部分を形成する代わりに、 セラミツク基板上の所 定の箇所に導体材料によりパッケージ電極を、 たとえば、 ペースト の印刷またはメツキ法により形成することと、 パッケージ電極の導 体材料が金または銀であつて且つパッケージ電極が部材どう しの電 気的接続に必要な箇所以外の基板表面にも形成される場合には、 反 射用の金または銀メツキ層を形成する必要がないことを除いて、 基 本的に金属基板のパッケージの場合と同様の工程により発光装置の 製造を実施することができる。
図 1 4 Aおよび 1 4 Bは、 それぞれ、 本発明の発光装置の製造 使用することができるパッケージ集合体の別の例を説明する平面図 および側面図である。
図 1 4 Aおよび 1 4 Bに示した 1枚の金属板 2 1 にマトリクス状 に配置されたパッケージの集合体において、 個別のパッケ一ジのス リ ッ ト 1 3の位置は反射体 1 6の開口部の中央から偏心している。 図 1 4 Aには、 各パッケージの一方の基板部分の上下電極型発光ダ ィオード取り付け位置 2 1 4と、 他方の基板部分の導電性接続部材 接合位置 2 1 5が、 模式的に示されている。 図 1 4 Aおよび 1 4 Bのパッケージ集合体は、 各パッケージに上 下電極型発光ダイオードと導電性接続部材 （図示せず） を取り付け 後に、.金属板 2 1 を切断線 2 1 2に沿って切断することにより、 そ れぞれのパッケージに分離される。 スリ ッ ト 1 3は、 金属板 2 1の 切断によりパッケージの 2つの金属部分が互いに分離されるよう、 切断線 2 1 2またはその外側の位置まで延在するように形成されて いる。 切断は、 例えば、 カツ夕一により、 あるいは金型でプレスし て行うことができ、 そして、 たとえば、 1個 1個、 列毎、 または全 部同時に切断することが可能である。
セラミック基板のパッケージ集合体の場合も、 パッケージの分離 はその周囲に設けた切断線により行うことができ、 やはりカッター により、 または金型でのプレスを利用して行うことができる。 ある いは、 複数の割れ目、 複数の点状もしくは線状のスリッ ト、 または 凹部を設けたグリーンシートを焼成して得られたセラミック基板を 用いることで、 パッケージの分離を容易にすることもできる。 なお 、 上下電極型発光ダイオードの取り付けあるいは導電性接続部材と の接合に用いられるセラミック基板の凹部ゃ凸部も、 グリーンシー 卜の段階から設けておく ことができる。
前述のとおり、 本発明の発光装置は、 単一のパッケージに対応す る単一の発光装置の形をとることも、 あるいは、 複数のパッケージ の集合体に対応する複数の発光装置の集合体の形をとることもでき る。 単一の発光装置の例は、 図 1 A〜 1 C、 2 A〜 2 C、 3 A〜 3 Cに示されている。
発光装置の集合体の例を、 図 1 5に示す。 セラミック基板 4 2を 用いて作製されたこの図の発光装置集合体では、 4個の発光装置 4 3が直列に接続されている。 この集合体は、 たとえば縦 3 m m、 幅 2 0 m m程度の大きさであって、 線状の発光源として、 液晶表示装 置の導光板用、 あるいは広告表示装置等のパックライ ト用の横長の 発光装置として利用することができる。
あるいは、 発光装置をマトリ ックス状に配置した、 たとえば 1 0· mm x 1 0 m m程度の大きさの発光装置集合体を得ることもでき、 面状の発光源として、 広告表示装置等のバックライ 卜に使用できる 本発明 は、 発光装置のパッケージ電極の数は 2個に限定されず 、 3個以上のパッケージ電極の発光装置も可能である。 パッケージ 電極の数に応じて、 本発明の発光装置は、 所定の数の上下電極型発 光ダイオードを含むことができる。 具体的には、 パッケージ電極が n個の発光装置は、 n— 1個の上下電極型発光ダイオードを含むこ とができる （ここでは、 n = l 、 2 、 3、 · · · ） 。 発光装置にお けるパッケージ電極の数 nが多い場合、 上下電極型発光ダイオード の数は n— 1個より少なくすることもできる。
図 1 6 A〜 1 6 Dは、 パッケ一ジ電極数が 3で発光ダイォード数 が 2の発光装置の例を示しており、 図 1 6 Aは発光装置の平面図、 図 1 6 . Bおよび 1 6 Cは断面図、 図 1 6 Dは底面図である。 この例 の発光装置で使用するパッケージは、 金属基板から製作されたもの (スリッ トで分離された基板部分がパッケージ電極に相当するもの ) であり、 ほぼ長方形の基板部分 3 1 と、 2つのほぼ正方形の基板 部分 3 2— 1 、 3 2— 2 とから構成され、 隣り合う基板部分は間に 設けたスリツ ト 1 3— 1 、 1 3— 2により互いに絶縁されている。 基板部分 3 1 には、 1つの上下電極型発光ダイオード 3 3— 1の 下部電極 （図示せず） がハングで.接合されている。 上下電極型発光 ダイオード 3 3— 1の上部部分電極は、 導電性接続部材 3 4— 1 を 介して基板部分 3 2— 1 に接合されている。 また、 基板部分 3 2— 2に、 もう一つの上下電極型発光ダイォ一ド 3 3— 2の下部電極が 接合されている。 上下電極型発光ダイオード 3 3— 2の上部部分電 極は、 導電性接続部材 3 4— 2 を介して基板部分 3 1 に接合されて いる。 こうして、 上下電極型発光ダイオード 3 3 — 1 と 3 3 — 2は 、 直列または並列に接続することができる。
図 1 6 A〜 1 6 Dに示した発光装置において、 2つの上下電極型 発光ダイオード 3 3— 1、 3 3— 2は、 それらの中心が、 3つの基 板部分 3 1、 3 2— 1、 3 2— 2で構成される四辺形の対角線のい ずれか一方の線上にくるように配置されている。 この構成により、 発光装置は、 2つの上下電極型発光ダイオード 3 3 — 1、 3 3 - 2 からの光を、 反射体 3 6の反射面 3 6 1、 および基板部分 3 1、 3 2— 1、 3 2 — 2の表面によって効率よく前方に照射する。
図 1 7 A〜 1 7 Dは、 パッケージ電極数が 4で発光ダイォ一ド数 が 3の発光装置の例を示しており、 図 1 7 Aは発光装置の平面図、 図 1 7 Bおおび 1 7 Cは断面図、 図 1 7 Dは底面図である。 この例 の発光装置で使用するパッケージは、 やはり金属基板から製作され たものであり、 異なる大きさの四つの四角形の基板部分 5 1 — 1、 5 1 — 2、 5 1 — 3、 5 1 — 4から構成され、 隣り合う基板部分は 間に設けたスリ ッ ト 1 3— 1、 1 3 - 2 , 1 3— 3、 1 3 — 4によ り互いに絶縁されている。
基板部分 5 1 — 4には、 1つの上下電極型発光ダイォ一ド 5 3— 1の下部電極 （図示せず） が接合されている。 上下電極型発光ダイ オード 5 3— 1 の上部部分電極は、 導電性接続部材 5 4— 1 を介し て基板部分 5 1 — 1に接合されている。 同様に、 基板部分 5 1 — 2 には、 別の上下電極型発光ダイオード 5 3— 2の下部電極が接合さ れている。 上下電極型発光ダイオード 5 3— 2の上部部分電極は、 導電性接続部材 5 4— 2 を介して基板部分 5 1 — 3に接続されてい る。 さらに、 基板部分 5 1 — 3 にもう一つの上下電極型発光ダイォ —ド 5 3— 3の下部電極が接合されている。 上下電極型発光ダイォ —ド 5 3 — 3の上部部分電極は、 導電性接続部材 5 4— 3を介して 基板部分 5 1 — 4に接続されている。 こうして、 上下電極型発光ダ ィオード 5 3 — 2、 5 3 - 3 , 5 3— 1は直列に接続されている。
図 1 7 A〜 1 7 Dに示した発光装置において、 3つの上下電極型 発光ダイオード 5 3 — 1、 5 3 - 2 , 5 3— 3は、 それらの中心が 、 4つの基板部分で構成される四辺形の中心を中心とする円周上で 、 かつ等間隔に.位置するように配置されている。 この構成により、 発光装置は、 3つの上下電極型発光ダイオード 5 3— 1、 5 3 - 2 、 5 3 — 3からの光を、 反射体 5 6の反射面 5 6 1、 および基板部 分 5 1 — 1、 5 1 — 2、 5 1 - 3 , 5 1 — 4の表面によって前方に 効率よく照射する。
本発明の発光装置における反射体は、 発光装置における上下電極 型発光ダイオード数が 1 または 2の場合、 反射体の開口部を円形 （ たとえば、 図 1 6 Aに見られるように） とし、 3以上の場合、 ほぼ 方形 （たとえば、 図 1 7 Aに見られるように） にするのが好ましい 。 1つの発光装置の発光ダイオード数が多くなると、 反射体の反射 部 （開口部） は、 円形より、 スペース 'ファクタの高い方形とした方 が有利である。
図 1 6 A〜 1 6 D、 1 7 A〜 1 7 Dに示したように 3個以上のパ ッケージ電極 （ 2個以上の発光ダイオード） の発光装置も、 3以上 の必要な数のパッケージ電極を有するパッケージを用いることを除 いて、 先に説明した方法により製造することができる。
図 1 6 A〜 1 6 D、 1 7 A~ 1 7 Dの発光装置において、 発光ダ
、
ィオードは直列に接続されている。 とは言え、 パッケージに複数の 発光ダイオードを取り付けた本発明の発光装置では、 発光ダイォ一 ドの接続は並列としてもよい。 場合によっては、 1つの発光装置に おいて、 直列接続の発光ダイォードと並列接続の発光ダイオードを 併用することも可能である。 たとえば、 4個の発光ダイオードを組 み入れた発光装置において、 2個を直列に接続した 2組を並列に接 続することができる。
L E D ( S e m i L E D s社製、 波長 4 5 0 x mの青色を発光す る窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード） に導電性接続部材 （ 幅 2 0 0 m、 厚さ 2 5 ΠΙの金リポン） をハンダで接続して製造 した本発明による発光装置と、 従来技術により同じ L E Dに金線を 超音波ワイヤボンディ ングで接続して製造した発光装置とを比較し た。
本発明の場合は、 パッケージの中央部で、 一方の基反部分 （パッ ケージ電極） に金一錫 （ 2 2 %) のハンダペース トを介して L E D を配置した。 次に、 L E Dの上部電極の所定の箇所と他方の基板部 分 （パッケージ電極） の接合用の箇所とに上記のハンダペーストを 塗布し、 そこに先端を当てて金リポンを配置した。 パッケージ集合 体を約 3 0 0 °Cの加熱装置に入れ、 ハンダを溶融した後に冷却し、 各部材を接合して、 青色発光の発光装置を作製した。 （作製した発 光装置の反射体開口部の上部に蛍光体含有膜を取り付けることによ り、 白色光パッケージとすることもでき、 あるいは各種蛍光体を組 み合わせることにより、 いろいろな発光色を得ることもできる。 ） 製作過程の接合工程でも、 完成した発光装置の 3 5 0 mAから 5 0 0 mAの途電試験でも、 不良品の発生はなかった。 .
従来技術の比較例の場合は、 径が 3 0 mの金線 2本を、 L E D の上部電極に超音波ワイヤボンディ ングで接続した。 この場合は、 ワイヤボンダの超音波振動により、 発光不良の不良品が約 1 0 %発 生した。 さらに、 製作した発光装置に 3 5 0 mAを通電した場合、 約 4 %の通電異常による焼けが発生した。 また、 長期のオンオフ通電試験 （ 3 0秒周期のオンオフで 1 0 0 0時間） において、 従来技術による発光装置は 1 0〜 1 5 %の割合 で、 微小クラックの成長による不良品が発生したが、 本発明による 発光装置は不良品の発生がなかった。
使用した金線 （従来技術の場合） と金リポン （本発明の場合） の 引張強度を比較した。 上下電極型発光ダイォード上部電極と基板部 分とを接合している金線および金リボンの中央を引っ張り、 徐々に 力を増加した。 直径 3 0 mの金線 1本の引張試験では、 1 1ダラ ムの力の時、. 金線は接合部付近で切れた。 この場合は、 接合部近傍 に弱点があることが分かった。 金線の直径を 2 5 mに減少させる と、 引張試験において 7グラムの力の時に、 金線はやはり接合部近 傍で切れた。 金リポン （幅 2 0 0 /i m、 厚さ 2 5 t m ) の場合は、 1 0 0〜 1 5 0グラムの力の時に、 金リポンは引っ張った部分で切 断された。
以上から明らかなように、 本発明による発光装置は、 次の特長を 有することができる。
( 1 ) 発光ダイオードに接続する導電性部材を、 ワイヤボンディ ングによらずハンダ材料で接合できるため、 断面積の大きな導電性 部材を使用できる。
( 2 ) はんだによる導電性部材の接続のため、 接続強度のばらつ きが少ない （たとえば、 接続部材として金リポンを使用した場合、 引張試験において接合部近傍で切断されず、 金リポン自体が切断さ れる） 。
( 3 ) 断面積の大きな導電性部材を使用するため、 発光装置は振 動に強く、 封止材での補強を省く ことができる。
( 4 ) 超音波ワイヤボンディ ングによる接続と異なり、 導電性部 材の接続時に超音波振動と圧力がかからず、 製造時に不良品の発生 がほとんどなく、 生産性が良好である。
以上、 本発明の種々の例を詳述したが、 本発明はそれらに限定さ れるものではない。 本発明は、 請求の範囲に記載された事項を逸脱 することがなければ、 種々の変更を行うことが可能である。 たとえ ば、 本発明における反射体およびそれに設ける反射膜の材料は、 周 知のものを使用することができる。 反射体を金属板に取り付けるた めの接着剤も、 やはり周知のものを使用することができる。

Claims

1 . 互いに分離した複数のパッケージ電極を有するパッケージと p型半導体層と n型半導体層との間に位置する発光層と、 最上層 の上部部分電極と、 最下層の下部電極とを有し、 前記パッケージ電 請
極の一方の上に、 前記下部電極が接合されている上下電極型発光ダ ィオードと、
前記上下電極型発光ダイォ一ドの上部電極と前記パッケージ電極 の他方とを接続する導電性接続部材と、
から少なく とも構成されていて、 前記パッ囲ケージ電極の一方と前記 下部電極との接合、 前記上部電極と前記導電性接続部材との接合、 および前記導電性接続部材と前記バッケージ電極の他方との接合が ハンダによりなされていることを特徴とする発光装置。
2 . 前記パッケージが、 複数のパッケージ電極となる互いに分離 された基板部分を有する金属基板と、 前記金属基板に接合された反 射体とから構成され、 前記複数の基板部分が前記反射体で一緒に保 持されていることを特徴とする請求項 1 に記載された発光装置。
3 . 前記パッケージが、 セラミック基板と、 セラミック基板上に 互いに分離して形成された複数のパッケージ電極と、 前記セラミツ ク基板に接合された反射体とから構成されていることを特徴とする 請求項 1 に記載された発光装置。
4 . 前記反射体が、 前記下部電極を一方のパッケージ電極に接合 された上下電極型発光ダイオードを取り囲む開口部を有し、 前記開 口部に透明封止材料が充填されていることを特徴とする請求項 2ま たは 3 に記載された発光装置。
5 . 前記反射体は、 アルミナ系、 アルミナおよびガラスの複合系 のセラミックの部材からなり、 樹脂系、 ガラス系またはロウ材系の 接着剤によって前記電極部分に接合されていることを ·特徴とする請 求項 2または 3に記載された発光装置。
6 . 前記透明封止材料が、 ショァ A (ゴムの硬さ） で 1 5から 8 5、 好ましくは 2 0から 8 0の樹脂またはエラストマ一からなるこ とを特徴とする請求項 4に記載された発光装置。
7 . 前記透明封止材料が、 1液型または 2液.型の熱硬化性シリコ ーン系樹脂またはエラス トマ一であることを特徴とする請求項 6 に 記載された発光装置。
8 . 前記反射体の開口部の上部に蛍光体含有膜が設けられている ことを特徴とする請求項 4に記載された発光装置。
9 . 前記反射体の開口部の上部に蛍光体含有膜が設けられている ことを特徴とする請求項 5に記載された発光装置。
1 0 . 前記上下電極型発光ダイオードが、 窒化ガリウム系の上下 電極型発光ダイオードであることを特徴とする、 請求項 1に記載さ れた発光装置。
1 1 . 前記導電性接続部材は、 金、 銀、 または銅、 あるいは表面 に金、 銀およびニッケルのうちから選択された少なく とも 1種のメ ツキが施された銅の、 リボン状の腕部を有する金属部材または全体 がリボン状の金属部材であることを特徴とする請求項 1 に記載され た発光装置。
1 2 . 互いに分離した複数のパッケージ電極を有するパッケージ に発光ダイォードを接合する発光装置の製造方法であって、
p型半導体層と n型半導体層との間に位置する発光層と、 最上層 の上部部分電極と、 最下層の下部電極とを有する上下電極型発光ダ ィオードを、 下部電極を 1つのパッケージ電極に接合することによ りパッケージに取り付ける工程、 および、 前記上下電極型発光ダイォードの上部部分電極ともう 1つのパッ ケージ電極とを導電性接続部材により接続する工程、
を含み、 前記 1つのパッケージの電極と前記下部電極どう し、 前記 上部電極と前記導電性部材どう し、 および前記導電性接続部材と前 記もう 1つのパッケージ電極どうしを、 それぞれハングで接合する ことを特徴とする発光装置の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101908595A (zh) * 2009-06-08 2010-12-08 三垦电气株式会社 发光装置及其制造方法
KR20110025891A (ko) * 2008-06-30 2011-03-14 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 전계 발광 장치 및 전계 발광 장치의 제조 방법
JP2013509698A (ja) * 2009-10-28 2013-03-14 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクス素子及び該オプトエレクトロニクス素子の製造方法
US9287476B2 (en) 2008-09-03 2016-03-15 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
EP2415077B1 (de) * 2009-04-02 2017-10-11 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Optoelektronisches bauelement

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8088635B2 (en) * 2006-10-17 2012-01-03 C.I. Kasei Company, Limited Vertical geometry light emitting diode package aggregate and production method of light emitting device using the same
US20120037886A1 (en) 2007-11-13 2012-02-16 Epistar Corporation Light-emitting diode device
JP5187746B2 (ja) * 2008-06-10 2013-04-24 Ｎｅｃライティング株式会社 発光装置
KR101448153B1 (ko) * 2008-06-25 2014-10-08 삼성전자주식회사 발광 다이오드용 멀티칩 패키지 및 멀티칩 패키지 방식의발광 다이오드 소자
JP2010245481A (ja) * 2009-04-10 2010-10-28 Sharp Corp 発光装置
KR20100127542A (ko) * 2009-05-26 2010-12-06 삼성에스디아이 주식회사 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치
JP5302117B2 (ja) 2009-06-22 2013-10-02 スタンレー電気株式会社 発光装置の製造方法、発光装置および発光装置搭載用基板
KR101007078B1 (ko) * 2009-11-02 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
FR2953993B1 (fr) * 2009-12-15 2012-06-15 Commissariat Energie Atomique Dispositif electrique et/ou electronique a element elastique de contact
JP2012004519A (ja) * 2010-05-17 2012-01-05 Sharp Corp 発光装置および照明装置
CN102447043B (zh) * 2010-09-30 2013-11-13 亚世达科技股份有限公司 发光二极管封装结构
CN102456802A (zh) * 2010-10-19 2012-05-16 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构的制造方法
KR101778832B1 (ko) 2010-11-02 2017-09-14 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Ｌｅｄ 소자 탑재용 리드 프레임, 수지 부착 리드 프레임, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 소자 탑재용 리드 프레임
JP6297838B2 (ja) * 2010-11-19 2018-03-20 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 発光デバイス及びその製造方法
CN106206558B (zh) * 2012-09-14 2019-04-09 晶元光电股份有限公司 具有改进的热耗散和光提取的高压led
US9627351B2 (en) 2012-10-22 2017-04-18 Sensor Electronic Technology, Inc. Device electrode formation using metal sheet
CN103855142B (zh) * 2012-12-04 2017-12-29 东芝照明技术株式会社 发光装置及照明装置
TWM450828U (zh) * 2012-12-14 2013-04-11 Litup Technology Co Ltd 熱電分離的發光二極體模組和相關的散熱載板
TWI574441B (zh) * 2014-04-15 2017-03-11 聖約翰科技大學 可撓性發光二極體之連續加工裝置
DE102018101813A1 (de) 2018-01-26 2019-08-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauteilen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244508A (ja) 2000-02-25 2001-09-07 Bunkyo So 表面実装ｌｅｄのパッケージおよびその製造方法
JP2003303999A (ja) 2002-04-05 2003-10-24 Citizen Electronics Co Ltd 表面実装型発光ダイオード
JP2005079167A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Kyocera Corp 発光素子収納用パッケージおよび発光装置
JP2005116579A (ja) 2003-10-03 2005-04-28 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード用パッケージの製造方法
JP2006128710A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Lumileds Lighting Us Llc パッケージ統合された薄膜ｌｅｄ
JP2006216764A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Ngk Spark Plug Co Ltd 発光素子実装用配線基板
JP2006278766A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Seiko Epson Corp 発光素子の実装構造及び実装方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523589A (en) * 1994-09-20 1996-06-04 Cree Research, Inc. Vertical geometry light emitting diode with group III nitride active layer and extended lifetime
US6229160B1 (en) * 1997-06-03 2001-05-08 Lumileds Lighting, U.S., Llc Light extraction from a semiconductor light-emitting device via chip shaping
KR101047683B1 (ko) * 2005-05-17 2011-07-08 엘지이노텍 주식회사 와이어 본딩이 불필요한 발광소자 패키징 방법
KR100662844B1 (ko) * 2005-06-10 2007-01-02 삼성전자주식회사 Ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법과 이를 이용한 ｌｅｄ어레이 모듈

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244508A (ja) 2000-02-25 2001-09-07 Bunkyo So 表面実装ｌｅｄのパッケージおよびその製造方法
JP2003303999A (ja) 2002-04-05 2003-10-24 Citizen Electronics Co Ltd 表面実装型発光ダイオード
JP2005079167A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Kyocera Corp 発光素子収納用パッケージおよび発光装置
JP2005116579A (ja) 2003-10-03 2005-04-28 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード用パッケージの製造方法
JP2006128710A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Lumileds Lighting Us Llc パッケージ統合された薄膜ｌｅｄ
JP2006216764A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Ngk Spark Plug Co Ltd 発光素子実装用配線基板
JP2006278766A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Seiko Epson Corp 発光素子の実装構造及び実装方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699085B1 (ko) 2008-06-30 2017-02-01 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 전자 발광 장치 및 전자 발광 장치의 제조 방법
KR20110025891A (ko) * 2008-06-30 2011-03-14 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 전계 발광 장치 및 전계 발광 장치의 제조 방법
EP2304816B1 (de) * 2008-06-30 2017-08-09 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Elektrolumineszierende vorrichtung und verfahren zur herstellung einer elektrolumineszierenden vorrichtung
US9537071B2 (en) 2008-09-03 2017-01-03 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US9490411B2 (en) 2008-09-03 2016-11-08 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US9287476B2 (en) 2008-09-03 2016-03-15 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US10115870B2 (en) 2008-09-03 2018-10-30 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US10573789B2 (en) 2008-09-03 2020-02-25 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US10573788B2 (en) 2008-09-03 2020-02-25 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US10700241B2 (en) 2008-09-03 2020-06-30 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
US11094854B2 (en) 2008-09-03 2021-08-17 Nichia Corporation Light emitting device, resin package, resin-molded body, and methods for manufacturing light emitting device, resin package and resin-molded body
EP2415077B1 (de) * 2009-04-02 2017-10-11 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Optoelektronisches bauelement
CN101908595A (zh) * 2009-06-08 2010-12-08 三垦电气株式会社 发光装置及其制造方法
US9419193B2 (en) 2009-10-28 2016-08-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an opto-electronic component
JP2013509698A (ja) * 2009-10-28 2013-03-14 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクス素子及び該オプトエレクトロニクス素子の製造方法

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EP2081238A1 (en) 2009-07-22
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