JP2002094123A - 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
表面実装型発光ダイオード及びその製造方法Info
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- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 色調むらを起こさずに均一な発光輝度が得ら
れるような波長変換基板を備えた表面実装型の発光ダイ
オードを提供すること。 【解決手段】 素子基板２２をサファイアガラスで構成
し、その表面にｎ型半導体２３とｐ型半導体２４からな
る発光層２７と、ｎ型電極２５及びｐ型電極２６が形成
されてなる窒化ガリウム系化合物半導体において、前記
素子基板２２の裏面にセレン化亜鉛系化合物半導体で形
成された波長変換基板２８が接着固定された発光素子チ
ップ２１を形成した。そして、この発光素子チップ２１
を外部接続用電極３２，３３が形成された回路基板３１
上に実装して表面実装型の発光ダイオードを形成した。
れるような波長変換基板を備えた表面実装型の発光ダイ
オードを提供すること。 【解決手段】 素子基板２２をサファイアガラスで構成
し、その表面にｎ型半導体２３とｐ型半導体２４からな
る発光層２７と、ｎ型電極２５及びｐ型電極２６が形成
されてなる窒化ガリウム系化合物半導体において、前記
素子基板２２の裏面にセレン化亜鉛系化合物半導体で形
成された波長変換基板２８が接着固定された発光素子チ
ップ２１を形成した。そして、この発光素子チップ２１
を外部接続用電極３２，３３が形成された回路基板３１
上に実装して表面実装型の発光ダイオードを形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、白色光を発する発
光ダイオードに係り、特に、白色光に変換する波長変換
基板を発光層が形成された素子基板に一体形成してなる
表面実装型の発光ダイオード及びその製造方法に関する
ものである。
光ダイオードに係り、特に、白色光に変換する波長変換
基板を発光層が形成された素子基板に一体形成してなる
表面実装型の発光ダイオード及びその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、白色発光する発光ダイオードとし
ては、例えば窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色
発光の発光素子を発光媒体として、この発光媒体に黄色
系の蛍光材を組合せたものが知られている。このような
従来の青色発光を白色系発光に波長変換するタイプの発
光ダイオードを図１０に示す。この発光ダイオード１
は、発光素子チップ４がメタルステム２に設けた凹部３
に載置され、ボンディングワイヤ６によってメタルポス
ト５に接続されている。これらの発光素子チップ４及び
ボンディングワイヤ６は、砲弾形の透明樹脂体８によっ
て封止されている。また、前記凹部３内には蛍光材を分
散した蛍光材含有樹脂７が発光素子チップ４の上方を被
うようにして充填されている。このような構成からなる
発光ダイオード１にあっては、発光素子チップ４から発
した青色光が蛍光材含有樹脂７に分散されている蛍光材
に当たって蛍光材を励起し、発光素子チップ４の元来の
発光色とは異なる黄色系の発光に変換され、両者の混色
により白色系の発光を得るものである（特開平７−９９
３４５号参照）。
ては、例えば窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色
発光の発光素子を発光媒体として、この発光媒体に黄色
系の蛍光材を組合せたものが知られている。このような
従来の青色発光を白色系発光に波長変換するタイプの発
光ダイオードを図１０に示す。この発光ダイオード１
は、発光素子チップ４がメタルステム２に設けた凹部３
に載置され、ボンディングワイヤ６によってメタルポス
ト５に接続されている。これらの発光素子チップ４及び
ボンディングワイヤ６は、砲弾形の透明樹脂体８によっ
て封止されている。また、前記凹部３内には蛍光材を分
散した蛍光材含有樹脂７が発光素子チップ４の上方を被
うようにして充填されている。このような構成からなる
発光ダイオード１にあっては、発光素子チップ４から発
した青色光が蛍光材含有樹脂７に分散されている蛍光材
に当たって蛍光材を励起し、発光素子チップ４の元来の
発光色とは異なる黄色系の発光に変換され、両者の混色
により白色系の発光を得るものである（特開平７−９９
３４５号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような発光素子チップ４にあっては、蛍光物質をインサ
ート成形によって樹脂モールド内に分散させているの
で、蛍光物質と樹脂モールドとの比重の違いから、蛍光
物質が一方に偏ってしまい、輝度のバラツキや色調むら
が生じるといった問題があった。
ような発光素子チップ４にあっては、蛍光物質をインサ
ート成形によって樹脂モールド内に分散させているの
で、蛍光物質と樹脂モールドとの比重の違いから、蛍光
物質が一方に偏ってしまい、輝度のバラツキや色調むら
が生じるといった問題があった。
【０００４】また、発光素子チップ４と外部電極との接
続がボンディングワイヤ６を介して行っているため、工
程や副資材が多くかかり、製品コストが高騰するといっ
た問題もあった。
続がボンディングワイヤ６を介して行っているため、工
程や副資材が多くかかり、製品コストが高騰するといっ
た問題もあった。
【０００５】また、従来のインサート成形では一度に数
十個単位でしか発光ダイオードが製造できず、大量生産
に適さないものであった。
十個単位でしか発光ダイオードが製造できず、大量生産
に適さないものであった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、色調むらが起き
ずに均一な発光輝度を得られると共に、製造工程の簡略
化及び大量生産が図られるような波長変換基板を備えた
表面実装型の発光ダイオード及びその製造方法を提供す
るものである。
ずに均一な発光輝度を得られると共に、製造工程の簡略
化及び大量生産が図られるような波長変換基板を備えた
表面実装型の発光ダイオード及びその製造方法を提供す
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は、発光層が形成された素子基板に波長変
換基板を一体に設けることで発光輝度の均一化を図るよ
うにした。具体的には、請求項１の発明は、素子基板を
サファイアガラスで構成し、その表面に発光層と電極が
形成されてなる窒化ガリウム系化合物半導体において、
前記素子基板の裏面にセレン化亜鉛系化合物半導体で形
成された波長変換基板を接着固定した発光素子チップを
備えてなる表面実装型発光ダイオードによって、上述し
た課題を解決した。
に、本発明者は、発光層が形成された素子基板に波長変
換基板を一体に設けることで発光輝度の均一化を図るよ
うにした。具体的には、請求項１の発明は、素子基板を
サファイアガラスで構成し、その表面に発光層と電極が
形成されてなる窒化ガリウム系化合物半導体において、
前記素子基板の裏面にセレン化亜鉛系化合物半導体で形
成された波長変換基板を接着固定した発光素子チップを
備えてなる表面実装型発光ダイオードによって、上述し
た課題を解決した。
【０００８】この発明によれば、前記素子基板の裏面に
セレン化亜鉛系化合物半導体で形成された波長変換基板
が直接透明接着剤で接着固定されているため、素子基板
の表面の発光層で発した光が、発光媒体である素子基板
及び波長変換基板を効率よく通過し光量の減衰を抑える
ことができる。このため、波長変換においても光量の低
下及び色調むらを防ぎ、青色光と黄色光が効率よく混色
されて均一な白色系の発光を得ることができる。また、
従来、波長変換材料として粉末状の蛍光体を使用し、モ
ールド樹脂へブレンドして波長変換層を形成していた
が、このブレンド法においては、分散が不均一になりや
すい。このため、輝度のバラツキや色調むらが発生し
て、均一な白色発光が得られなかったが、本案のよう
に、蛍光粒子が均一な結晶体であるセレン化亜鉛系化合
物半導体の基板を直接配することで、発光輝度のバラツ
キが起きにくくなり、安定した色調の白色発光が得られ
る。
セレン化亜鉛系化合物半導体で形成された波長変換基板
が直接透明接着剤で接着固定されているため、素子基板
の表面の発光層で発した光が、発光媒体である素子基板
及び波長変換基板を効率よく通過し光量の減衰を抑える
ことができる。このため、波長変換においても光量の低
下及び色調むらを防ぎ、青色光と黄色光が効率よく混色
されて均一な白色系の発光を得ることができる。また、
従来、波長変換材料として粉末状の蛍光体を使用し、モ
ールド樹脂へブレンドして波長変換層を形成していた
が、このブレンド法においては、分散が不均一になりや
すい。このため、輝度のバラツキや色調むらが発生し
て、均一な白色発光が得られなかったが、本案のよう
に、蛍光粒子が均一な結晶体であるセレン化亜鉛系化合
物半導体の基板を直接配することで、発光輝度のバラツ
キが起きにくくなり、安定した色調の白色発光が得られ
る。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の表面実
装型発光ダイオードにおいて、前記発光素子チップが上
下逆にして回路基板上に載置され、該発光素子チップの
電極を回路基板にバンプを介して接続すると共に、前記
発光素子チップを回路基板面に樹脂封止したことを特徴
とする。
装型発光ダイオードにおいて、前記発光素子チップが上
下逆にして回路基板上に載置され、該発光素子チップの
電極を回路基板にバンプを介して接続すると共に、前記
発光素子チップを回路基板面に樹脂封止したことを特徴
とする。
【００１０】この発明によれば、前記発光素子チップが
上下逆にして回路基板上に載置されることで下から回路
基板、電極、発光層、素子基板、波長変換基板の順の積
層構造となる。また、回路基板と電極とがバンプを介し
て接続されているため、発光素子チップを覆う樹脂中に
ワイヤ等の障害物がなくなる。このため、発光層で発し
た光が電極やワイヤ等によって遮光されることなく、素
子基板を通して直接波長変換基板に到達させることがで
きる。具体的には、前記素子基板がサファイアガラスで
あり、このサファイアガラスを通した青色発光が、波長
変換基板を形成するセレン化亜鉛系化合物半導体の蛍光
粒子を励起することによって、発光素子チップの元来の
青色光とは異なる黄色系の発光に変換される。そして、
これら両者の混色によって均一な白色発光を得ることが
できる。
上下逆にして回路基板上に載置されることで下から回路
基板、電極、発光層、素子基板、波長変換基板の順の積
層構造となる。また、回路基板と電極とがバンプを介し
て接続されているため、発光素子チップを覆う樹脂中に
ワイヤ等の障害物がなくなる。このため、発光層で発し
た光が電極やワイヤ等によって遮光されることなく、素
子基板を通して直接波長変換基板に到達させることがで
きる。具体的には、前記素子基板がサファイアガラスで
あり、このサファイアガラスを通した青色発光が、波長
変換基板を形成するセレン化亜鉛系化合物半導体の蛍光
粒子を励起することによって、発光素子チップの元来の
青色光とは異なる黄色系の発光に変換される。そして、
これら両者の混色によって均一な白色発光を得ることが
できる。
【００１１】請求項３に係る表面実装型ダイオードの製
造方法は、集合回路基板に長溝状のスルーホールと、該
スルーホールに繋がる電極パターンをマトリックス状に
形成する工程と、サファイアガラスで構成された素子基
板の表面に発光層と電極が形成された窒化ガリウム系化
合物半導体を上下逆にして前記電極パターン上に載置
し、該電極と電極パターンとをバンプを介して電気的に
接続する工程と、前記集合回路基板に載置された窒化ガ
リウム系化合物半導体の素子基板の上面にセレン化亜鉛
系化合物半導体で形成された波長変換基板を接着固定し
て発光素子チップ集合体を形成する工程と、前記集合回
路基板上に金型を配し、この金型内に樹脂を充填して発
光素子チップ集合体を封止する工程と、前記樹脂をキュ
アリングした後、単個の発光ダイオードごとに集合回路
基板を分割する工程とを備えたことを特徴とする。
造方法は、集合回路基板に長溝状のスルーホールと、該
スルーホールに繋がる電極パターンをマトリックス状に
形成する工程と、サファイアガラスで構成された素子基
板の表面に発光層と電極が形成された窒化ガリウム系化
合物半導体を上下逆にして前記電極パターン上に載置
し、該電極と電極パターンとをバンプを介して電気的に
接続する工程と、前記集合回路基板に載置された窒化ガ
リウム系化合物半導体の素子基板の上面にセレン化亜鉛
系化合物半導体で形成された波長変換基板を接着固定し
て発光素子チップ集合体を形成する工程と、前記集合回
路基板上に金型を配し、この金型内に樹脂を充填して発
光素子チップ集合体を封止する工程と、前記樹脂をキュ
アリングした後、単個の発光ダイオードごとに集合回路
基板を分割する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、１枚の集合回路基板か
ら大量の発光ダイオードの生産が可能である。また、バ
ンプによるフリップチップ実装方式であるため、ワイヤ
ボンディング工程が不要となる。このため、製法が簡単
で製造設備や工数の低減化が図られると共に、接続不良
等も起きにくく、製品の歩留りも向上する。
ら大量の発光ダイオードの生産が可能である。また、バ
ンプによるフリップチップ実装方式であるため、ワイヤ
ボンディング工程が不要となる。このため、製法が簡単
で製造設備や工数の低減化が図られると共に、接続不良
等も起きにくく、製品の歩留りも向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る表面実装型発光ダイオード及びその製造方法の実
施形態を詳細に説明する。図１は前記表面実装型発光ダ
イオードを構成する発光素子チップの断面図、図２は本
発明の表面実装型発光ダイオードの斜視図、図３は前記
表面実装型発光ダイオードをマザーボードに実装したと
きの断面図、図４乃至図９は前記表面実装型発光ダイオ
ードの製造工程を示す工程図である。
に係る表面実装型発光ダイオード及びその製造方法の実
施形態を詳細に説明する。図１は前記表面実装型発光ダ
イオードを構成する発光素子チップの断面図、図２は本
発明の表面実装型発光ダイオードの斜視図、図３は前記
表面実装型発光ダイオードをマザーボードに実装したと
きの断面図、図４乃至図９は前記表面実装型発光ダイオ
ードの製造工程を示す工程図である。
【００１４】図１に示すように、本発明の表面実装型の
発光ダイオードに搭載される発光素子チップ２１は、発
光源が窒化ガリウム系化合物半導体からなる略四角形状
の青色発光素子である。この青色発光素子は、１００μ
ｍ程度の厚みの透明サファイアガラスで構成された素子
基板２２の下面にｎ型半導体２３とｐ型半導体２４とか
らなる発光層２７を拡散成長させたダブルヘテロ構造と
なっている。前記ｎ型半導体２３及びｐ型半導体２４
は、数μｍ程度の厚みに成膜されたもので、それぞれの
下面にｎ型電極２５，ｐ型電極２６が形成される。ｎ型
電極２５は金（Ａｕ）で形成されカソード側に，ｐ型電
極２６はアルミニウム（Ａｌ）で形成されアノード側に
接続される。前記ｎ型電極２５，ｐ型電極２６は、スパ
ッタリングや真空蒸着によって所望の大きさに形成する
ことができる。
発光ダイオードに搭載される発光素子チップ２１は、発
光源が窒化ガリウム系化合物半導体からなる略四角形状
の青色発光素子である。この青色発光素子は、１００μ
ｍ程度の厚みの透明サファイアガラスで構成された素子
基板２２の下面にｎ型半導体２３とｐ型半導体２４とか
らなる発光層２７を拡散成長させたダブルヘテロ構造と
なっている。前記ｎ型半導体２３及びｐ型半導体２４
は、数μｍ程度の厚みに成膜されたもので、それぞれの
下面にｎ型電極２５，ｐ型電極２６が形成される。ｎ型
電極２５は金（Ａｕ）で形成されカソード側に，ｐ型電
極２６はアルミニウム（Ａｌ）で形成されアノード側に
接続される。前記ｎ型電極２５，ｐ型電極２６は、スパ
ッタリングや真空蒸着によって所望の大きさに形成する
ことができる。
【００１５】前記素子基板２２の上面には、固体状の波
長変換基板２８が素子基板２２と一体に接合されてい
る。この波長変換基板２８は、素子基板２２の上面全体
に載置される厚さ１００〜２００μｍのセレン化亜鉛系
化合物半導体の基板であり、発光層２７で発光した青色
発光が、素子基板２２を介して、セレン化亜鉛系化合物
半導体の基板内の蛍光粒子を励起することによって蛍光
色に変換され、元来の青色光と変換された蛍光色との混
色により白色系の発光が得られる。
長変換基板２８が素子基板２２と一体に接合されてい
る。この波長変換基板２８は、素子基板２２の上面全体
に載置される厚さ１００〜２００μｍのセレン化亜鉛系
化合物半導体の基板であり、発光層２７で発光した青色
発光が、素子基板２２を介して、セレン化亜鉛系化合物
半導体の基板内の蛍光粒子を励起することによって蛍光
色に変換され、元来の青色光と変換された蛍光色との混
色により白色系の発光が得られる。
【００１６】上述の波長変換基板２８は、前記素子基板
２２の上面全体を覆うようにして透明接着剤（図示せ
ず）で接合形成される。
２２の上面全体を覆うようにして透明接着剤（図示せ
ず）で接合形成される。
【００１７】従って、上記のような構成からなる発光素
子チップ２１にあっては、ｎ型半導体２３とｐ型半導体
２４との境界面から、上方、側方及び下方へ青色光が発
光するが、特に上方側へ発光した青色光は素子基板２２
を通り、波長変換基板２８の中の微小な蛍光粒子を励起
し、それによって長波長の可視光に波長変換される。前
記波長変換された発光色は黄色系であるが、元々の青色
光との混色で得られる白色系発光の色調は、波長変換基
板２８の材質であるセレン化亜鉛系化合物半導体の厚み
によって変化する。例えば、本実施例の１００μｍでス
ライスしたものは、やや青色がかかった白で、これより
薄いと短波長側にシフトした青の色調となり、逆に厚い
と長波長側にシフトした赤の色調になる。したがって、
用途に応じて、適宜スライスする厚さを調整して使用す
ることになる。
子チップ２１にあっては、ｎ型半導体２３とｐ型半導体
２４との境界面から、上方、側方及び下方へ青色光が発
光するが、特に上方側へ発光した青色光は素子基板２２
を通り、波長変換基板２８の中の微小な蛍光粒子を励起
し、それによって長波長の可視光に波長変換される。前
記波長変換された発光色は黄色系であるが、元々の青色
光との混色で得られる白色系発光の色調は、波長変換基
板２８の材質であるセレン化亜鉛系化合物半導体の厚み
によって変化する。例えば、本実施例の１００μｍでス
ライスしたものは、やや青色がかかった白で、これより
薄いと短波長側にシフトした青の色調となり、逆に厚い
と長波長側にシフトした赤の色調になる。したがって、
用途に応じて、適宜スライスする厚さを調整して使用す
ることになる。
【００１８】図２及び図３は、上記の発光素子チップ２
１を用いて構成した波長変換型の発光ダイオード２０及
びマザーボードへの実装形態を示したものである。この
発光ダイオード２０は、略長方形状のガラスエポキシか
らなる回路基板３１の上面に一対の外部接続用電極３
２，３３（カソード，アノード）をパターン形成し、こ
れと一体に成形された下面電極３２ａ，３３ａをマザー
ボード３６上のプリント配線３７，３８に半田３９で固
定することによって表面実装するものである。
１を用いて構成した波長変換型の発光ダイオード２０及
びマザーボードへの実装形態を示したものである。この
発光ダイオード２０は、略長方形状のガラスエポキシか
らなる回路基板３１の上面に一対の外部接続用電極３
２，３３（カソード，アノード）をパターン形成し、こ
れと一体に成形された下面電極３２ａ，３３ａをマザー
ボード３６上のプリント配線３７，３８に半田３９で固
定することによって表面実装するものである。
【００１９】前記発光素子チップ２１は、回路基板３１
の上面略中央部に載置され、回路基板側の外部接続用電
極３２，３３と、発光層２７側のｎ型電極２５，ｐ型電
極２６とがバンプ４０を介して熱圧接され電気的に接続
される。このバンプ４０の材質は、金（Ａｕ）である。
このようにして回路基板３１に接続された発光素子チッ
プ２１は、無色透明の樹脂封止体３４によって封止さ
れ、機械的ストレスから保護される。この樹脂封止体３
４は、電極３２，３３の側面及び上面の一部を残した状
態で発光素子チップ２１全体を完全に覆い隠すようにし
て形成される。
の上面略中央部に載置され、回路基板側の外部接続用電
極３２，３３と、発光層２７側のｎ型電極２５，ｐ型電
極２６とがバンプ４０を介して熱圧接され電気的に接続
される。このバンプ４０の材質は、金（Ａｕ）である。
このようにして回路基板３１に接続された発光素子チッ
プ２１は、無色透明の樹脂封止体３４によって封止さ
れ、機械的ストレスから保護される。この樹脂封止体３
４は、電極３２，３３の側面及び上面の一部を残した状
態で発光素子チップ２１全体を完全に覆い隠すようにし
て形成される。
【００２０】上記構成の発光ダイオード２０にあって
は、発光層２７と素子基板２２を有する発光素子チップ
２１が発する青色発光が、上方の波長変換基板２８に含
まれる蛍光粒子を励起し、長波長の可視光である蛍光色
に波長変換される。そして、元来の青色光と混色すると
共に無色透明の樹脂封止体３４を通してマザーボード３
６の上面側を照射する白色系発光３０が得られることに
なる。
は、発光層２７と素子基板２２を有する発光素子チップ
２１が発する青色発光が、上方の波長変換基板２８に含
まれる蛍光粒子を励起し、長波長の可視光である蛍光色
に波長変換される。そして、元来の青色光と混色すると
共に無色透明の樹脂封止体３４を通してマザーボード３
６の上面側を照射する白色系発光３０が得られることに
なる。
【００２１】次に、上記構成からなる表面実装型の発光
ダイオード２０の製造工程を図４の一連の工程図及び図
５〜図９の個別の工程図に基づいて説明する。表面実装
型の発光ダイオード２０は図４に示すように、集合回路
基板形成（工程１）、フリップチップ実装（工程２）、
波長変換基板形成（工程３）、樹脂成形・キュアリング
（工程４）、切断・分割（工程５）の一連の製造工程を
経て製造される。次に個別の製造工程を説明する。図５
は集合回路基板５１の製造工程（工程１）を示したもの
である。１枚の集合回路基板５１にアノード及びカソー
ド電極となる電極パターン５２，５３と、スルーホール
５４を形成する。前記集合回路基板５１は、ガラスエポ
キシ等の樹脂製の基板で、サイズは約８０ｍｍ×６０ｍ
ｍ四方で厚さ０．３ｍｍである。前記スルーホール５４
は長溝状に形成され、前記集合回路基板５１の表面に、
一定の間隔をおいて平行に設けられる。電極パターン５
２，５３は、前記スルーホール５４から分岐するような
形でマトリックス状に配され、一方のアノード側の電極
パターン５２に１個のバンプ４０ａが、他方のカソード
側の電極パターン５３に３個のバンプ４０ｂ〜４０ｄが
それぞれ形成される。なお、前記バンプ４０ｂ〜４０ｄ
のうち、４０ｂはカソード側の電極パターン５３と電気
的導通が図られ、残りのバンプ４０ｃ及び４０ｄも電極
と導通する接合用のダミーバンプである。これらスルー
ホール５４及び電極パターン５２，５３はエッチングあ
るいは蒸着法によって形成される。１枚の集合回路基板
５１に設けられる一対の電極パターン５２，５３の数
は、最大８００個程度である。
ダイオード２０の製造工程を図４の一連の工程図及び図
５〜図９の個別の工程図に基づいて説明する。表面実装
型の発光ダイオード２０は図４に示すように、集合回路
基板形成（工程１）、フリップチップ実装（工程２）、
波長変換基板形成（工程３）、樹脂成形・キュアリング
（工程４）、切断・分割（工程５）の一連の製造工程を
経て製造される。次に個別の製造工程を説明する。図５
は集合回路基板５１の製造工程（工程１）を示したもの
である。１枚の集合回路基板５１にアノード及びカソー
ド電極となる電極パターン５２，５３と、スルーホール
５４を形成する。前記集合回路基板５１は、ガラスエポ
キシ等の樹脂製の基板で、サイズは約８０ｍｍ×６０ｍ
ｍ四方で厚さ０．３ｍｍである。前記スルーホール５４
は長溝状に形成され、前記集合回路基板５１の表面に、
一定の間隔をおいて平行に設けられる。電極パターン５
２，５３は、前記スルーホール５４から分岐するような
形でマトリックス状に配され、一方のアノード側の電極
パターン５２に１個のバンプ４０ａが、他方のカソード
側の電極パターン５３に３個のバンプ４０ｂ〜４０ｄが
それぞれ形成される。なお、前記バンプ４０ｂ〜４０ｄ
のうち、４０ｂはカソード側の電極パターン５３と電気
的導通が図られ、残りのバンプ４０ｃ及び４０ｄも電極
と導通する接合用のダミーバンプである。これらスルー
ホール５４及び電極パターン５２，５３はエッチングあ
るいは蒸着法によって形成される。１枚の集合回路基板
５１に設けられる一対の電極パターン５２，５３の数
は、最大８００個程度である。
【００２２】図６は前記形成された電極パターン５２，
５３のバンプ４０ａ〜４０ｄ上に窒化ガリウム系化合物
半導体の発光層２７が設けられた素子基板２２をフリッ
プチップ実装する工程（工程２）を示したものである。
前記バンプ４０ａ〜４０ｄは金（Ａｕ）を原料としたも
ので、これを加熱しながら素子基板２２の上面側から超
音波で圧接することによって、電極パターン５２，５３
と、発光層２７のｐ型電極２６，ｎ型電極２５との導通
が図られる。図６中に示したＡ矢視図は一対の電極パタ
ーン５２，５３と発光層２７の下面側の接合部を集合回
路基板５１の上方からみたものである。発光層２７の下
面には前記図６に示したような小四角形状のｐ型電極パ
ッド４１とＬ字形状のｎ型電極パッド４２があり、それ
ぞれの電極パッド４１，４２にｐ型電極２６、ｎ型電極
２５が形成されている。そして、アノード側の電極パタ
ーン５２にはｐ型電極２６がバンプ４０ａを介して接合
され、カソード側の電極パターン５３にはｎ型電極２５
がバンプ４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを介して接合され導通
が図られる。なお、前述したように、バンプ４０ｃ，４
０ｄは接合用のダミーバンプである。
５３のバンプ４０ａ〜４０ｄ上に窒化ガリウム系化合物
半導体の発光層２７が設けられた素子基板２２をフリッ
プチップ実装する工程（工程２）を示したものである。
前記バンプ４０ａ〜４０ｄは金（Ａｕ）を原料としたも
ので、これを加熱しながら素子基板２２の上面側から超
音波で圧接することによって、電極パターン５２，５３
と、発光層２７のｐ型電極２６，ｎ型電極２５との導通
が図られる。図６中に示したＡ矢視図は一対の電極パタ
ーン５２，５３と発光層２７の下面側の接合部を集合回
路基板５１の上方からみたものである。発光層２７の下
面には前記図６に示したような小四角形状のｐ型電極パ
ッド４１とＬ字形状のｎ型電極パッド４２があり、それ
ぞれの電極パッド４１，４２にｐ型電極２６、ｎ型電極
２５が形成されている。そして、アノード側の電極パタ
ーン５２にはｐ型電極２６がバンプ４０ａを介して接合
され、カソード側の電極パターン５３にはｎ型電極２５
がバンプ４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを介して接合され導通
が図られる。なお、前述したように、バンプ４０ｃ，４
０ｄは接合用のダミーバンプである。
【００２３】次に、図７に示したように前記フリップチ
ップ実装された窒化ガリウム系化合物半導体の素子基板
２２の上面に透明接着剤を塗布した後、予め所定の厚み
にスライスした波長変換基板２８を接合して一体化させ
る（工程３）。この工程によって、発光素子チップ２１
が完成する。
ップ実装された窒化ガリウム系化合物半導体の素子基板
２２の上面に透明接着剤を塗布した後、予め所定の厚み
にスライスした波長変換基板２８を接合して一体化させ
る（工程３）。この工程によって、発光素子チップ２１
が完成する。
【００２４】続いて図８に示したように、前記発光素子
チップ２１が形成された集合回路基板５１のスルーホー
ル５４に沿った部分のみをマスクする金型５５を装着す
る。そして、前記装着された金型５５内の発光素子チッ
プ２１全体を封止するようにして集合回路基板５１全面
に無色透明の樹脂５６を充填する。その後、充填した樹
脂５６を光照射や熱処理により硬化させるキュアリング
を行う（工程４）。
チップ２１が形成された集合回路基板５１のスルーホー
ル５４に沿った部分のみをマスクする金型５５を装着す
る。そして、前記装着された金型５５内の発光素子チッ
プ２１全体を封止するようにして集合回路基板５１全面
に無色透明の樹脂５６を充填する。その後、充填した樹
脂５６を光照射や熱処理により硬化させるキュアリング
を行う（工程４）。
【００２５】最後に図９に示したように、前記キュアリ
ングして硬化した樹脂５６から金型５５を取り外す。そ
して、スルーホール５４と直交するＹ軸（Ｙ１，Ｙ２，
…Ｙｎ）方向に沿って、単個の発光ダイオードごとに集
合回路基板５１を切断する（工程５）。このような一連
の工程を経て、前記図２に示したような一つひとつの発
光ダイオード２０が完成する。実装する場合は、前記図
３に示したように、マザーボード３６に形成されたプリ
ント配線３７，３８上に載置し、半田３９で接続され
る。
ングして硬化した樹脂５６から金型５５を取り外す。そ
して、スルーホール５４と直交するＹ軸（Ｙ１，Ｙ２，
…Ｙｎ）方向に沿って、単個の発光ダイオードごとに集
合回路基板５１を切断する（工程５）。このような一連
の工程を経て、前記図２に示したような一つひとつの発
光ダイオード２０が完成する。実装する場合は、前記図
３に示したように、マザーボード３６に形成されたプリ
ント配線３７，３８上に載置し、半田３９で接続され
る。
【００２６】上述の実施形態に係る発光ダイオードによ
れば、バンプを用いたフリップチップ実装タイプの表面
実装型発光ダイオードとして光学特性的に最適であり、
量産性にも優れた構造である。これに対して、光学特性
及び量産性は劣るが、発光素子チップ２１と回路基板３
１上の一対の電極パターン５２，５３をボンディングワ
イヤによって接続する場合においても、本発明に係る発
光ダイオードは適用可能である。
れば、バンプを用いたフリップチップ実装タイプの表面
実装型発光ダイオードとして光学特性的に最適であり、
量産性にも優れた構造である。これに対して、光学特性
及び量産性は劣るが、発光素子チップ２１と回路基板３
１上の一対の電極パターン５２，５３をボンディングワ
イヤによって接続する場合においても、本発明に係る発
光ダイオードは適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードによれば、波長変換基板を形成するセレン化
亜鉛系化合物半導体を素子基板の発光面に直接に接着固
定したので、従来の蛍光材を分散して形成された波長変
換基板に比べて発光輝度のバラツキや色調むらが起きる
ことなく、均一な白色発光を得ることができる。
ダイオードによれば、波長変換基板を形成するセレン化
亜鉛系化合物半導体を素子基板の発光面に直接に接着固
定したので、従来の蛍光材を分散して形成された波長変
換基板に比べて発光輝度のバラツキや色調むらが起きる
ことなく、均一な白色発光を得ることができる。
【００２８】また、前記波長変換基板の形成が、スライ
スしたセレン化亜鉛系化合物半導体を透明接着剤で接合
するだけであるので、発光ダイオードの製造工数及びコ
ストの簡略化が図られる。
スしたセレン化亜鉛系化合物半導体を透明接着剤で接合
するだけであるので、発光ダイオードの製造工数及びコ
ストの簡略化が図られる。
【００２９】さらに、スライスするセレン化亜鉛系化合
物半導体の厚さを適宜調整することで、様々な明るさ及
び色調を有する発光ダイオードの製造が可能となった。
物半導体の厚さを適宜調整することで、様々な明るさ及
び色調を有する発光ダイオードの製造が可能となった。
【図１】本発明に係る表面実装型発光ダイオードを構成
する発光素子チップの断面図である。
する発光素子チップの断面図である。
【図２】上記表面実装型発光ダイオードの斜視図であ
る。
る。
【図３】上記表面実装型発光ダイオードをマザーボード
に実装したときの断面図である。
に実装したときの断面図である。
【図４】上記表面実装型発光ダイオードの一連の製造工
程を示す工程図である。
程を示す工程図である。
【図５】上記表面実装型発光ダイオードを集合回路基板
で製造する際の電極パターン形成の工程図である。
で製造する際の電極パターン形成の工程図である。
【図６】上記集合回路基板上に発光層を有する素子基板
を載置する工程図である。
を載置する工程図である。
【図７】上記搭載した素子基板上に波長変換基板を接合
する工程図である。
する工程図である。
【図８】上記集合回路基板上の発光素子チップを樹脂封
止体で封止し、キュアリングする工程図である。
止体で封止し、キュアリングする工程図である。
【図９】上記樹脂封止体で封止した集合回路基板をＹ方
向の切断ラインに沿って分割する工程図である。
向の切断ラインに沿って分割する工程図である。
【図１０】従来における波長変換型の発光ダイオードの
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
２１ 発光素子チップ ２２ 素子基板 ２３ ｎ型半導体 ２４ ｐ型半導体 ２５ ｎ型電極 ２６ ｐ型電極 ２７ 発光層 ２８ 波長変換基板 ３１ 回路基板 ３２，３３ 外部接続用電極
Claims (3)
- 【請求項１】 素子基板をサファイアガラスで構成し、
その表面に発光層と電極が形成されてなる窒化ガリウム
系化合物半導体において、 前記素子基板の裏面にセレン化亜鉛系化合物半導体で形
成された波長変換基板を接着固定した発光素子チップを
備えてなることを特徴とする表面実装型発光ダイオー
ド。 - 【請求項２】 前記発光素子チップが上下逆にして回路
基板上に載置され、該発光素子チップの電極を回路基板
にバンプを介して接続すると共に、前記発光素子チップ
を回路基板面に樹脂封止したことを特徴とする請求項１
記載の表面実装型発光ダイオード。 - 【請求項３】 集合回路基板に長溝状のスルーホール
と、該スルーホールに繋がる電極パターンをマトリック
ス状に形成する工程と、 サファイアガラスで構成された素子基板の表面に発光層
と電極が形成された窒化ガリウム系化合物半導体を上下
逆にして前記電極パターン上に載置し、該電極と電極パ
ターンとをバンプを介して電気的に接続する工程と、 前記集合回路基板に載置された窒化ガリウム系化合物半
導体の素子基板の上面にセレン化亜鉛系化合物半導体で
形成された波長変換基板を接着固定して発光素子チップ
集合体を形成する工程と、 前記集合回路基板上に金型を配し、この金型内に樹脂を
充填して発光素子チップ集合体を封止する工程と、 前記樹脂をキュアリングした後、単個の発光ダイオード
ごとに集合回路基板を分割する工程とを備えたことを特
徴とする表面実装型発光ダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000279076A JP2002094123A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000279076A JP2002094123A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002094123A true JP2002094123A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=18764134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000279076A Pending JP2002094123A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002094123A (ja) |
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