(57)【要約】【課題】放熱作用を最大化し、発光量の増大、発光効率向上を図った発光装置を提供すること。【解決手段】  リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなる導体２１，２２のそれぞれは、互いに電気絶縁され、支持体２３によって一体化され、両端面が支持体２３の厚み方向の両面に現れている。発光ダイオードＬＥＤは、基板２の上に搭載され、Ｐ側電極５及びＮ側電極７の電極面が、導体２１，２２のそれぞれの一端面に接合されている。【選択図】図１
2014099579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、発光ダイオードとを含む発光装置であって、
前記基板は、複数の導体を含んでおり、
前記導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなり、互いに間隔をおいて配置された状態で、電気絶縁されており、
前記発光ダイオードは、前記基板の上に搭載され、Ｐ側電極及びＮ側電極の電極面が、前記導体のそれぞれの一端面に接合されている、
発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載された発光装置であって、
前記基板は、支持体を含んでおり、
前記支持体は、前記間隔に設けられ、前記導体を一体化している、
発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された発光装置であって、
前記導体は、厚みが４００μｍ〜１ｍｍである、
発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された発光装置であって、
前記導体は、前記Ｐ側電極の電極面、及び、前記Ｎ側電極の電極面のそれぞれの平面積の８０％以上を覆っている、発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された発光装置であって、
前記導体は、第１導体と、第２導体とからなり、
前記第１導体は、一つ当たり、一つの前記発光ダイオードの前記Ｐ側電極が接続されており、
前記第２導体は、一つ当たり、前記一つの発光ダイオードの前記Ｎ側電極が一つ接続されている、
発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかに記載された発光装置であって、
前記導体は、Ｐ側リードフレームと、Ｎ側リードフレームとを併設したものであり、
前記Ｐ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の前記発光ダイオードの前記Ｐ側電極が接続されており、
前記Ｎ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の前記発光ダイオードの前記Ｎ側電極が接続されている、
発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された発光装置であって、
前記発光ダイオードは、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層が、互いに重なる部分と、重ならない部分とを有しており、
前記重ならない部分は、前記重なる部分の側方に配置され、配置方向にとられた幅が、前記重なる部分の幅よりも十分に狭幅で、長さ方向に延びており、
前記一方の電極は、前記Ｐ型半導体層及び前記Ｎ型半導体層のうちの一方の表面であって、前記重なる部分を覆っており、
前記他方の電極は、他方の半導体層の上に設けられ、前記重ならない部分を覆っている、
発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載された発光装置であって、
前記他方の電極は、前記重ならない部分の大部分を覆い、前記一方の半導体層及び前記一方の電極から絶縁ギャップにより電気絶縁されており、
前記一方の電極は、前記絶縁ギャップの部分を除き、前記一方の半導体層の前記表面の全面を覆っている、
発光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載された発光装置であって、照明装置、液晶ディスプレイ用バックライト、表示装置又は信号灯に用いられる、発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載された発光装置を製造する方法であって、次の工程（ａ）及び（ｂ）、
（ａ）板状の導体を準備し、
（ｂ）前記導体の上に前記発光ダイオードを搭載し、前記発光ダイオードの電極を前記導体に接合する、
を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された方法であって、次の工程（ｃ）、
（ｃ）前記導体は、貫通孔を有するリードフレームであって、前記導体の上に、前記貫通孔を跨ぐようにして前記発光ダイオードを搭載する、
を含む、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載された方法であって、次の工程（ｄ）及び（ｅ）、
（ｄ）前記導体は、リードフレームであって、前記導体を複数準備し、前記導体のそれぞれをギャップを隔てて併設し、
（ｅ）前記ギャップを跨ぐように、前記導体の上に発光ダイオードを搭載する、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、省エネルギー、長寿命という利点があり、照明装置、カラー画像表示装置、液晶パネルのバックライト、又は、交通信号灯などの光源として、注目されている。
【０００３】
発光ダイオードは、例えば、青色発光ダイオードを例に採ると、特許文献１に開示されているように、サファイアでなる基板の表面に、バッファ層、Ｎ型ＧａＮ層、活性層、Ｐ型ＧａＮ層、及び、透明電極層等を順次に積層した構造となっている。
【０００４】
透明電極層の一部表面にはＰ側電極が形成されており、また、透明電極層、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層の一部をドライエッチングし、Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させ、この露出したＮ型ＧａＮ層にＮ側電極を形成した構造となっている。Ｎ型ＧａＮ層の一部を露出させた部分は、Ｐ型ＧａＮ層及び活性層と、Ｎ型ＧａＮ層とが重ならない部分であり、その他が重なる部分となる。重なる部分が発光領域となり、重ならない部分は、非発光領域となる。特許文献２、３にも、同様の積層構造及び電極構造が開示されている。
【０００５】
また、パッケージング基板への実装に当たって、従来は、フリップ・チップ（ＦＣ）として構成されたLEDチップ型の発光ダイオードをサブ・マウント基板に実装し、更に、この組み立て体をパッケージング基板に実装し、サブ・マウント基板に形成された電極と、パッケージング基板に形成された電極とを、ワイヤ・ボンディングによって接続していた。
【０００６】
しかし、この組み立て構造では、ＡｌＮ等の高価な材料で構成されたサブ・マウント基板を使用しなければならいことから、コスト高になる。しかも、サブ・マウント基板に形成された電極と、パッケージング基板に形成された電極とを、ワイヤ・ボンディングによって接続する必要があるため、ワイヤ・ボンディング装置が必要であり、生産設備費が増大し、それが製品コストに転嫁され、発光装置のコスト高を招いていた。
【０００７】
上述した問題点を解決する手段として、特許文献４には、シリコン・サブ・マウントの一面に溝を形成し、その溝底部に２つのビア（貫通電極）を形成し、LEDダイスを、溝内にフリップ・チップ・マウントし、保護接着剤で溝を充填するLEDパッケージの製造方法が開示されている。
【０００８】
このようなLEDパッケージ構造を採用する場合、従来は、Ｐ型半導体層、活性層及びＮ型半導体層の重なる部分に設けられる電極（通常は、Ｐ側電極）を、パッケージ側に備えられる貫通電極の端面の面積に合わせるのが一般的であった。このため、Ｐ側電極からＰ型半導体層に対する電流供給面積が、重なり面積よりもかなり小さな平面積に限定されてしまい、Ｐ型半導体層、活性層及びＮ型半導体層の接合部で見た電流密度が低下し、発光量、発光効率が低下するという問題点があった。
【０００９】
また、パッケージング基板側に備えられる貫通電極の横断面積が小さいため、パッケージとしたときの放熱性が悪く、発光ダイオードの温度上昇を招き、特性が悪化する。この特性悪化を回避するためは、供給電流値を小さい値に抑制しなければならず、必然的に、発光量、発光効率の改善に限界を生じる結果になっていた。
【００１０】
重ならない部分に設けられる電極（通常は、Ｎ側電極）についても、貫通電極の端面形状に合わせ、Ｎ側電極を貫通電極の端面に接合する構造を採用していたため、Ｎ型半導体層における電極接触面積が小さくなっている。このため、Ｐ側電極の場合ほどではないにしても、やはり、発光量、発光効率に悪影響を与える。また、Ｎ側電極と貫通電極との位置合わせが難しくなり、僅かな位置ずれを生じただけで、両者間の接続不良を生じやすくなる。上述した問題点を解決するため、Ｎ側電極や貫通電極の面積を大きくすると、重ならない部分の幅を増大させなければならず、反射的に、発光領域となる重なる部分の面積が縮小され、発光量及び発光効率が低下する。
【００１１】
これに対して、特許文献５に開示されているLEDパッケージは、発光ダイオードの電極面積を大きく形成し、電極それぞれを複数の貫通電極と接続することによって、発光ダイオードの電極面と貫通電極との接触面積を増大させてある。この貫通電極は、基板本体にレーザ穿孔等によって形成された複数のビア内に、電気メッキを施すことにより形成されている。
【００１２】
電気メッキに当たっては、ビアの内壁面にメッキ下地膜を形成しなければならない。めっき下地膜は、例えばスパッタリング等によって形成される。しかし、ビアは、高いアスペクト比を持つから、本来的に、めっき下地膜の形成には技術的困難性を伴う。
【００１３】
しかも、レーザ穿孔等によって形成されたビアの内壁面には凹凸が発生しており、この凹凸によってめっき下地膜の付着しない部分が生じる。そのため、めっき下地膜の塗布されていない部分の周囲にはボイドが発生してしまう。このボイドは、基板全体の機械的強度の低下を招く。さらに、ボイドによって、貫通電極の横断面積が縮小されるため、貫通電極の電気抵抗が高くなってしまう。
【００１４】
また、ビアの内壁面の凸凹に起因して、貫通電極の外周面に凹凸が発生してしまうから、貫通電極の横断面積が、厚さ方向において不均一なものとなってしまい、貫通電極の導電性が厚さ方向において均一にならない。
【００１５】
さらに、発光ダイオード本体の電極の下方領域において、貫通電極それぞれの間には、基板本体が介在しており、容積的に、貫通電極と同程度の基板本体が存在している。
【００１６】
基板本体に対する貫通電極の容積比率を向上させれば、LEDパッケージの放熱特性を向上させることができるが、そのためには、貫通電極それぞれの横断面積を大きくする必要がある。しかし、その場合、ビアそれぞれの容積を大きく形成する必要があり、電気メッキでは、ビアへの導電性材料の充填に時間を要し、量産性が低下するという問題を生じる。
【００１７】
特許文献６に開示されているLEDパッケージは、発光ダイオードの電極面積を大きく形成している点で、特許文献５と共通しているが、一方の電極が、電極面の面積とほぼ等しい横断面積を有する貫通電極に接続されている点で異なっている。特許文献６のような構造でも、発光ダイオードの電極面と貫通電極の接触面積の向上を図ることができる。
【００１８】
しかし、特許文献６の貫通電極も、特許文献５の貫通電極と同様に、基板本体に穿設されたビアに導電性材料を充填することによって形成されたものである。そのため、貫通電極は、基板の厚さ方向において、均一な導電性を確保できないばかりでなく、電気抵抗も高い。さらに、基板全体の機械的強度についても、向上の余地を残している。さらに、ビアに横断面積の大きな貫通電極を形成するのに、長い時間を要し、量産性が低下してしまう。
【００１９】
さらに、特許文献６の発光ダイオードの他方の電極は、基板本体にプリントされた銅箔からなる導電パターンに接続されているに過ぎない。そのため、発光ダイオードは、他方の電極の下方領域において、基板本体に対する電極の容積比率が小さく、LEDパッケージの放熱特性の向上の余地を残している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００１−２１０８６７号公報
【特許文献２】特開２００９−７１３３７号公報
【特許文献３】特開２００８−１５３６３４号公報
【特許文献４】特開２００９−１１１００６号公報
【特許文献５】特表２００６−５２１６９９号公報
【特許文献６】特開２００２−２８９９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の課題は、放熱作用を最大化し、発光量の増大、発光効率向上を図った発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、基板と、発光ダイオードとを含む。前記基板は、複数の導体を含んでおり、前記導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなり、互いに間隔をおいて配置された状態で、電気絶縁されている。前記発光ダイオードは、前記基板の上に搭載され、Ｐ側電極及びＮ側電極の電極面が、前記導体のそれぞれの一端面に接合されている。
【００２３】
上述したように、本発明に係る発光装置において、発光ダイオードの搭載される基板は、複数の導体を含んでいる。前記導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなり、互いに間隔をおいて配置され、電気絶縁されている。導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなるから、基板に穿設されたビアに金属材料を充填形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なく、基板の厚さ方向における導電性が略均一であり、電気抵抗も低く、基板の機械的強度を向上させる。また、導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなるから、一般的な発光ダイオードに対する放熱特性に優れ、かつ、発光装置の量産性を向上させ、発光装置を安価に提供することを可能とる。しかも、導体のそれぞれは、互いに電気絶縁されているのであるから、電気的に互いに絶縁された状態で、発光ダイオード搭載のため一つの部品を構成する。
【００２４】
上述した基板は、支持体を含んでおり、支持体が、前記間隔に設けられ、導体を一体化していることが好ましい。支持体によって、別々の導体を、一体化することによって、一つのまとまった形態とし、基板に発光ダイオードを搭載することができる。
【００２５】
上述した構造の基板に対し、発光ダイオードのＰ側電極及びＮ側電極の電極面は、導体のそれぞれに接合されている。したがって、導体が、発光ダイオードのＰ側電極及びＮ側電極に対する給電端子となるとともに、発光ダイオードに対する放熱経路として機能する。このようにして形成された放熱経路は、従来のＡｇ粉末を含む導電性ペーストを充填して伝熱ビア導体(特許文献１)や、メッキ後はんだ充填サーマルビア(特許文献２)や、銀ペースト、銅ペースト等の金属粉含有樹脂や、金属棒と金属粉含有樹脂の複合体等を用いた導熱体（特許文献３）、更に、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属を用いたサーマルビア（特許文献４）と異なって、構造が簡単で、製造・組立が容易であり、しかも、放熱特性も優れている。
【００２６】
本発明において、導体は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ又はこれらを含む合金で構成することができる。これらの材料は、電気伝導性、熱伝導特性に優れているほか、展延性にも優れており、必要な表面形状に加工することも容易である。
【００２７】
導体は、その放熱特性を向上させる観点から、熱容量を大きくする必要がある。発光ダイオードの実際的な放熱量を考慮したとき、導体は、厚みが４００μｍ以上であることが好ましい。もっとも、全体の厚み増大を回避する観点から、厚みの最大値を１ｍｍに抑えることが好ましい。さらに、放熱特性を向上させるために、導体は、Ｐ側電極の電極面及びＮ側電極の電極面のそれぞれの平面積の８０％以上を覆っていることが好ましい。
【００２８】
発光ダイオードのＰ側電極及びＮ側電極の電極面は、基板に設けられた導体のそれぞれの一端面に接合されているから、フリップ・チップ方式によって接続することができ、ワイヤ・ボンディング構造を採る必要がない。  本発明において、導体は、第１導体と、第２導体とからなり、第１導体は、一つ当たり、一つの発光ダイオードのＰ側電極が接続されており、第２導体は、一つ当たり、一つの発光ダイオードのＮ側電極が接続されている構造を採用することができる。このような構造であれば、発光ダイオードＬＥＤを、個別的に、または、任意の組合せで、駆動することができる。
【００２９】
また、本発明において、導体は、Ｐ側リードフレームと、Ｎ側リードフレームとを併設したものであり、Ｐ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＰ側電極が接続されており、Ｎ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＮ側電極が接続されている構造を採用することもできる。このような構造であれば、Ｐ側リードフレームＬとＮ側リードフレームを１つの電源に接続するという単純な配線構造で、発光ダイオードをまとめて制御し、発光させることが可能なる。さらに、発光ダイオードを一定のまとまった単位で、制御し、発光させることもできる。
【００３０】
発光ダイオードとしては、種々のタイプのものを用いることができる。そのうちでも、基板構造との組合せにおいて好ましい形態の発光ダイオードは、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層が、互いに重なる部分と、重ならない部分とを有するタイプである。前記重ならない部分は、前記重なる部分の側方に配置され、配置方向にとられた幅が、前記重なる部分の幅よりも十分に狭幅で、長さ方向に延びる。前記一方の電極は、前記Ｐ型半導体層及び前記Ｎ型半導体層のうちの一方の表面であって、前記重なる部分を覆う。前記他方の電極は、他方の半導体層の上に設けられ、前記重ならない部分を覆う。
【００３１】
好ましくは、他方の電極（例えば、Ｎ側電極）は、重ならない部分の大部分を覆い、一方の半導体層（例えば、Ｐ型半導体層）及び一方の電極（例えば、Ｐ側電極）から絶縁ギャップにより電気絶縁されており、一方の電極（例えば、Ｐ側電極）は、絶縁ギャップの部分を除き、一方の半導体層（例えば、Ｐ型半導体層）の表面の全面を覆っていることである。
【００３２】
上記構成によれば、Ｐ側電極からＰ型半導体層に対する電流供給面積が、重なり面積と同程度の面積に拡大される。このため、Ｐ型半導体層、活性層及びＮ型半導体層の接合部で見た電流密度が大幅に向上し、発光量、発光効率も向上する。一方の電極（例えば、Ｐ側電極）の面積は、絶縁ギャップの幅を、電気絶縁に必要な寸法まで最小化することにより、最大化することができる。
【００３３】
しかも、パッケージ側に備えられる貫通電極の横断面積を、最大化された一方の電極（例えば、Ｐ側電極）の面積まで拡大し、一方の電極（例えば、Ｐ側電極）及び貫通電極によるヒートシンク効果（放熱特性）を、最大化することができる。
【００３４】
他方の電極（例えば、Ｎ側電極）は、重ならない部分に設けられているから、重ならない部分を狭幅化して、重なる部分における発光面積の減少を回避しながら、電極面積を増大させることができる。即ち、他方の電極（例えば、Ｎ側電極）について、幅と直交する長さ方向に拡張することにより、電極面積を拡大することができる。このため、発光量の増大、発光効率向上を図るとともに、位置ずれによる接続不良を回避し得る。
【００３５】
本発明に係る発光装置において、発光ダイオードは単一であってもよいし、複数であってもよい。複数の発光ダイオードのそれぞれは、前記基板上に、例えば、行・列状に配列される。これにより、面発光の発光装置が実現される。
【００３６】
本発明に係る発光装置は、照明装置、液晶ディスプレイ用バックライト、表示装置又は信号灯に用いられ。
【００３７】
更に、本発明は、上述した発光装置の製造方法についても開示する。この製造方法では、次の工程（ａ）及び（ｂ）を含む。
【００３８】
（ａ）板状の導体を準備し、
（ｂ）導体の上に発光ダイオードを搭載し、発光ダイオードの電極を導体に接合する。
【００３９】
このような製造方法であれば、導体をリードフレームとして直接準備することができ、基板に穿設されたビアに対して電気メッキによって導電性材料を充填する必要がなくなるため、発光装置の量産性を高め、発光装置を安価に提供することができる。
【００４０】
また、導体は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なくなり、厚さ方向における導電性が略均一となる。さらに、導体は、外周面の凹凸が少なくなることによって、横断面積の縮小が抑制されるため、電気抵抗が低く、基板全体の機械的強度を高めることができる。さらに、リードフレームを用いることによって、放熱特性に優れる発光装置を提供することができる。
【００４１】
本発明に係る製造方法は、次の工程（ｃ）を含むことによって、発光装置として、第１導体と、第２導体を含み、第１導体は、一つ当たり、一つの発光ダイオードのＰ側電極が接続されており、第２導体は、一つ当たり、一つの発光ダイオードのＮ側電極が接続されている構造を備える発光装置を製造することが可能となる。
【００４２】
（ｃ）前記導体は、貫通孔を有するリードフレームであって、前記導体の上に、前記貫通孔を跨ぐようにして前記発光ダイオードを搭載する。
【００４３】
また、本発明に係る製造方法は、次の工程（ｄ）及び（ｅ）を含むことによって、発光装置として、Ｐ側リードフレームと、Ｎ側リードフレームとを併設し、Ｐ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＰ側電極が接続されており、Ｎ側リードフレームは、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＮ側電極が接続されている構造を備える発光装置を製造することが可能となる。
【００４４】
（ｄ）前記導体は、リードフレームであって、前記導体を複数準備し、前記導体のそれぞれをギャップを隔てて併設し、
（ｅ）前記ギャップを跨ぐように、前記導体の上に発光ダイオードを搭載する。
【発明の効果】
【００４５】
以上述べたように、本発明によれば、放熱作用を最大化し、発光量の増大、発光効率向上を図った発光装置を提供することができる。
【００４６】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る発光装置を示す断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】本発明に係る発光装置に用いられる発光ダイオードの一例を示す断面図である。
【図５】図４に示した発光ダイオードの底面図である。
【図６】本発明に係る発光装置に用いられる発光ダイオードの一例を示す断面図である。
【図７】図６に示した発光ダイオードの底面図である。
【図８】本発明に係る発光装置の別の例を示す断面図である。
【図９】本発明に係る発光装置の更に別の例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る発光装置の更に別の例を示す断面図であって、図１０（Ａ）は完成状態を示す図、図１０（Ｂ）は支持体を省略した図である。
【図１１】本発明に係る発光装置の更に別の例を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る発光装置の製造方法を示す図であって、図１２（Ａ）は平面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】図１２に示した工程の後の工程を示す図であって、図１３（Ａ）は平面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図１４】図１３に示した工程の後の工程を示す図であって、図１４（Ａ）は平面図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図１５】本発明に係る発光装置の別の製造方法を示す図であって、図１５（Ａ）は平面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】図１５に示した工程の後の工程を示す図であって、図１６（Ａ）は平面図、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図１７】図１６に示した工程の後の工程を示す図であって、図１７（Ａ）は平面図、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＢ−Ｂ線部分断面図である。
【図１８】本発明に係る発光装置の別の製造方法を示す図である。
【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２０】本発明に係る発光装置の別の製造方法を示す図である。
【図２１】図２０に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２２】図２１に示した工程の後の工程を示す図である。
【図２３】発光装置の更に別の製造方法を示す図であって、図２３（Ａ）は平面図、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２４】図２３に示した工程の後の工程を示す図であって、図２４（Ａ）は断面図、図２４（Ｂ）は平面図である。
【図２５】発光装置の更に別の製造方法を示す図であって、図２５（Ａ）は平面図、図２５（Ｂ）は、図２３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２６】図２５に示した工程の後の工程を示す図であって、図２６（Ａ）は平面図、図２６（Ｂ）は断面図である。
【図２７】図２６に示した工程の後の工程を示す図であって、図２７（Ａ）は平面図、図２７（Ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１〜図３を参照すると、基板２に発光ダイオードLEDを搭載した発光装置が図示されている。発光ダイオードLEDは、図４及び図５にも図示するように、透明結晶層３の光出射面３０とは反対側の他面に、Ｐ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３を積層したＰＮ接合１を含んでいる。Ｐ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３の間には、活性層１２が設けられる。透明結晶層３は、代表的にはサファイアであり、その一面が光出射面３０となる。透明結晶層３は、層厚が３μｍ〜２００μｍの範囲であることが好ましい。透明結晶層３の一面上には、バッファ層（図示しない）があり、ＰＮ接合１は、バッファ層を介して、透明結晶層３の上に成長させてある。
【００４９】
ＰＮ接合１を構成するＰ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３は、発光ダイオードLEDにおいて周知である。代表的にはIII−Ｖ族化合物半導体が用いられる。もっとも、公知技術に限らず、これから提案されることのある化合物半導体を含むことができる。本発明において、発光ダイオードLEDは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオード、橙色発光ダイオードの何れであってもよいし、白色発光ダイオードであってもよい。それらの発光ダイオードにおいて、ＰＮ接合１を構成する半導体材料及びその製造方法は既に知られている。
【００５０】
本発明に係る発光ダイオードLEDは、Ｐ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３によるＰＮ接合１と共に、Ｐ型半導体層１１のＰ側電極５と、Ｎ型半導体層１３のＮ側電極７とを含んでいる。Ｐ側電極５及びＮ側電極７は、基板２に設けられた第１導体２１、及び、第２導体２２に対して、フリップ・チップ接続されるものであって、光出射面３０とは反対側の面に設けられている。
【００５１】
Ｐ側電極５及びＮ側電極７のうち、Ｐ側電極５は、光出射面３０とは反対側に位置するＰ型半導体層１１の表面に設けられている。Ｐ側電極５は、絶縁ギャップＧ１を除き、Ｐ型半導体層１１の表面のほぼ全面を覆っている。「ほぼ全面」とは、例えば、Ｐ型半導体層１１の表面積の８０％以上を覆っていることを意味する。好ましくは、Ｐ側電極５は、絶縁ギャップＧ１の部分を除き、Ｐ型半導体層１１の表面の全面を覆っている。
【００５２】
一方、Ｎ側電極７は、Ｐ型半導体層１１及び活性層１２を切欠いて形成した重ならない部分１４を埋め、Ｎ型半導体層１３に設けられている。好ましくは、Ｎ側電極７は、重ならない部分１４の大部分を覆っている。重ならない部分１４には、Ｎ側電極７を、Ｐ型半導体層１１及び活性層１２から電気絶縁する電気絶縁層９が充填されている。電気絶縁層９は、Ｎ側電極７及びＰ側電極５の間に露出するＰ型半導体層１１の表面をも覆っており、Ｎ側電極７は、重ならない部分１４において、Ｐ型半導体層１１及びＰ側電極７から絶縁ギャップＧ１により電気絶縁されている。
【００５３】
Ｐ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３は、重ならない部分１４を除き、活性層１２を介して互いに重なっており、重なる部分が発光領域となる。Ｎ側電極７及びＰ側電極５の配置方向で見たＮ側電極７の幅Ｗ１は、Ｐ側電極５の幅Ｗ２よりも著しく小さい（図４及び図５参照）。例えば、幅Ｗ２に対する幅Ｗ１の割合は、１〜４０％の範囲に選定することができる。幅方向に直交する長さＬ１は、実施の形態では、Ｎ側電極７及びＰ側電極５ともに、ほぼ等しくなっている。
【００５４】
電気絶縁層９は、有機絶縁層又は無機絶縁層の何れであってもよい。また、Ｎ側電極７は、めっき法、溶融金属充填法、流動性導電材埋め込み法等によって形成することができる。重ならない部分１４は、この実施の形態では、ＰＮ接合１の全長にわたって形成されているが、長さ方向の中間部に設けてもよい。また、帯状に限らず、他の形状であってもよい。
【００５５】
発光ダイオードLEDの搭載される基板２は、第１導体２１及び第２導体２２と、支持体２３とを含んでいる。第１導体２１及び第２導体２２のそれぞれは、互いに間隔をおいて配置されることによって、絶縁ギャップＧ１を形成し、支持体２３によって一体化されている。言い換えれば、支持体２３は、絶縁ギャップＧ１に設けられ、第１導体２１及び第２導体２２を一体化している。即ち、本来、別々の第１導体２１及び第２導体２２を、支持体２３で一体化し、一つのまとまった形態としてあるので、基板２に、発光ダイオードＬＥＤを搭載することができる。しかも、第１導体２１及び第２導体２２のそれぞれは、互いに間隔をおいて配置された状態で、支持体２３によって互いに電気絶縁されているから、電気的に互いに絶縁された状態で、一つの基板２を構成する。
【００５６】
基板２は、一面に発光ダイオード搭載領域Ｓ１を有し、発光ダイオード搭載領域Ｓ１の面内に、厚み方向に設けられた第１導体２１及び第２導体２２の端面が露出している。第１導体２１は、端面の面積がＰ側電極５の電極面積と、ほぼ同じになっている。第２導体２２も同様であって、端面の面積がＮ側電極７の電極面積と、ほぼ同じになっている。第１導体２１及び第２導体２２は、基板１に設けられた電極となる。第１導体２１及び第２導体２２は、金属又は合金材でなる。具体的には、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ又はこれらを含む合金で構成することができる。これらの材料は、電気伝導性、熱伝導特性に優れているほか、展延性にも優れており、必要な表面形状に加工することも容易である。第１導体２１及び第２導体２２の厚み方向の両面は、平坦面であってもよいし、発光ダイオードＬＥＤの搭載や、基板取付を考慮した凹凸面であってもよい。第１導体２１及び第２導体２２は、具体的には、上述した金属又は合金の板材を加工したものを用いて構成することができる。
【００５７】
第１導体２１及び第２導体２２は、とりわけ、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなる。リードフレームは、その素材によって、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性、耐熱性に優れており、一般的に、導電性素材に圧延加工、及び、打ち抜き加工又はエッチング加工を施して形成されたものであって、厚み０．１〜１ｍｍ程度の板材である。リードフレームは、その加工形態によって、外周面の凹凸が小さく、ほぼ平坦である。
【００５８】
一般的に、リードフレームの外周面は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極の外周面よりも、平坦、即ち、凹凸が少ない。さらに、リードフレームは、発光ダイオードＬＥＤの厚みと比較して、相当厚く、発光ダイオードに対する放熱特性に優れる。
【００５９】
第１導体２１及び第２導体２２は、具体的には、リードフレームを切断したもの、又は、リードフレームそれ自体である。その具体例については、図１２〜図２２を参照して後で詳しく説明するが、第１導体２１及び第２導体２２は、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなるから、基板に穿設されたビアに金属材料を充填形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なく、基板２の厚さ方向における導電性が略均一であり、電気抵抗も低く、基板２の機械的強度を向上させる。
【００６０】
また、第１導体２１及び第２導体２２は、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなるから、一般的な発光ダイオードＬＥＤの厚みよりも相当厚くなっており、第１導体２１及び第２導体２２に搭載される一般的な発光ダイオードＬＥＤに対する放熱特性に優れる。さらに、第１導体２１及び第２導体２２は、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなるから、発光装置の量産性を向上させ、発光装置を安価に提供することを可能とする。
【００６１】
第１導体２１及び第２導体２２は、その放熱特性を向上させる観点から、熱容量を大きくする必要がある。発光ダイオードＬＥＤの実際的な放熱量を考慮したとき、第１導体２１及び第２導体２２は、厚みＴ１（図１参照）が４００μｍ以上であることが好ましい。もっとも、全体の厚み増大を回避する観点から、厚みの最大値を１ｍｍに抑えることが好ましい。第１導体２１及び第２導体２２は、厚みＴ１が、４００μｍ〜１ｍｍの範囲に設定することによって、厚み０．１〜０．２ｍｍ程度の一般的な薄型タイプの発光ダイオードＬＥＤを搭載する場合、発光ダイオードＬＥＤの厚みの数倍の厚みとなり、発光ダイオードＬＥＤに対する放熱特性が向上する。  もっとも基板２の発光ダイオード搭載領域Ｓ１の面内に、第１導体２１及び第２導体２２の端面が露出しているため、第１導体２１及び第２導体２２の厚みは、支持体２３の厚み以上に設定されている。
【００６２】
支持体２３は、有機絶縁材料、無機絶縁材料又はそれらの複合絶縁材料で構成することができる。成形性という観点からは、有機絶縁材料が好ましい。有機絶縁材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ナイロン、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂など、各種エンジニアリング・プラスチックを例示することができる。
【００６３】
発光ダイオードＬＥＤのＰ側電極５及びＮ側電極７の電極面は、第１導体２１及び第２導体２２のそれぞれに接合されている。即ち、Ｐ側電極５及びＮ側電極７は、第１導体２１及び第２導体２２の端面に面接触した上で、接合材よって接合されている。第１電極２１とＰ側電極５、及び、第２電極２２とＮ側電極７は、Ａｕ−Ｓｎ系接合材、はんだペースト、Ａｇペースト、Ｃｕ拡散ペースト等によって接合することができる。
【００６４】
上述したように、本発明に係る発光装置において、発光ダイオードＬＥＤのＰ側電極５及びＮ側電極７は、光出射面３０とは反対側の面にあるから、Ｐ側電極５及びＮ側電極７によって光出射面３０積が縮小されることがない。このため、発光量が大きく、発光効率の高い発光ダイオードLEDを実現することができるとともに、基板２の第１導体２１及び第２導体２２に対して、フリップ・チップ方式によって接続することができ、ワイヤ・ボンディング構造を採る必要がない。
【００６５】
また、Ｐ側電極５は、Ｐ型半導体層１１の表面のほぼ全面を覆っているから、Ｐ側電極５からＰ型半導体層１１に対する電流供給面積が、拡大される。このため、Ｐ型半導体層１１、活性層１２及びＮ型半導体層１３の接合部で見た電流密度が大幅に向上し、発光量、発光効率が向上する。Ｐ側電極５の面積は、絶縁ギャップＧ１の幅を、電気絶縁に必要な寸法まで最小化することにより、最大化することができる。
【００６６】
発光ダイオードＬＥＤのＰ側電極５及びＮ側電極７の電極面は、第１導体２１及び第２導体２２のそれぞれに接合されているから、第１導体２１及び第２導体２２が、発光ダイオードＬＥＤのＰ側電極５及びＮ側電極７に対する給電端子となるとともに、発光ダイオードＬＥＤに対する放熱経路として機能する。このようにして形成された放熱経路は、従来のＡｇ粉末を含む導電性ペーストを充填して伝熱ビア導体(特許文献１)や、メッキ後はんだ充填サーマルビア(特許文献２)や、銀ペースト、銅ペースト等の金属粉含有樹脂や、金属棒と金属粉含有樹脂の複合体等を用いた導熱体（特許文献３）、更に、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属を用いたサーマルビア（特許文献４）と異なって、構造が簡単で、製造・組立が容易であり、しかも、極めて優れた放熱特性を確保することができる。
【００６７】
発光ダイオードLEDとしては、種々のタイプのものを用いることができる。図１〜図５に示した実施の形態では、発光ダイオードLEDは、ＰＮ接合１を構成するＰ型半導体層１１及びＮ型半導体層１３が、互いに重なる部分と、重ならない部分１４とを有する。重ならない部分１４は、重なる部分の側方に配置され、配置方向にとられた幅Ｗ１が、重なる部分の幅Ｗ２よりも十分に狭幅で、長さ方向（幅方向と直交する）に延びている。例えば、幅Ｗ２に対する幅Ｗ１の割合は、１〜４０％の範囲に選定されている。Ｐ側電極５は、Ｐ型半導体層１１の表面であって、重なる部分を覆っており、Ｎ側電極７は、重ならない部分１４において、Ｎ型半導体層１３を覆っている。Ｐ側電極５及びＮ側電極７の平面積は、重なる部分及び重ならない部分１４の平面積の８０％以上となるように定めることが好ましい。
【００６８】
上記構成によれば、Ｐ側電極５からＰ型半導体層１１に対する電流供給面積が、重なり面積と同程度の面積に拡大される。このため、Ｐ型半導体層１１、活性層１２及びＮ型半導体層１３の接合部で見た電流密度が大幅に向上し、発光量、発光効率も向上する。Ｐ側電極５の面積は、絶縁ギャップの幅を、電気絶縁に必要な寸法まで最小化することにより、最大化することができる。
【００６９】
しかも、パッケージ側に備えられる貫通電極の横断面積を、最大化された一方の電極、例えば、Ｐ側電極５の面積まで拡大し、Ｐ側電極５及び第１導体２１による放熱特性を、最大化することができる。
【００７０】
他方の電極、例えば、Ｎ側電極７は、重ならない部分１４に設けられているから、重ならない部分１４を狭幅化して、重なる部分における発光面積の減少を回避しながら、電極面積を増大させることができる。即ち、Ｎ側電極７について、幅Ｄ１と直交する長さＬ１を拡張することにより、電極面積を拡大することができる。このため、発光量の増大、発光効率向上を図るとともに、位置ずれによる接続不良を回避し得る。
【００７１】
図６及び図７は、本発明に係る発光ダイオードの別の例を示している。この実施例では、重ならない部分１４を、溝状に形成し、その内部にＮ側電極を充填した構造となっている。この実施例の場合も、図１〜図５に示した実施例と同様の作用効果を奏することができる。
【００７２】
第１導体２１及び第２導体２２は、図８に図示するように、平面積を、Ｐ側電極５及びＮ側電極７の平面積よりも大きくすることもできるし、逆に、小さくすることもできる。もっとも、小さくする場合には、放熱特性に悪影響を与えないように、例えば、８０％縮小を限度とする、というような制限を付する必要がある。第１導体２１が、Ｐ側電極５の電極面の平面積の８０％以上を覆い、第２導体２２が、Ｎ側電極７の電極面の平面積の８０％以上を覆うことにより、Ｐ側電極５及びＮ側電極７の下方領域において、基板２に対する第１導体２１及び第２導体２２の容積比率が高まり、基板２は、発光ダイオードＬＥＤと対向する下方領域の容積の殆どが第１導体２１及び第２導体２２によって占有され、放熱特性に優れる。本発明に係る発光装置において、発光ダイオードLEDは単一であってもよいし、複数であってもよい。例えば、図９に図示するように、複数ｎの発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nを、基板２上に、例えば、行・列状に配列することができる。これにより、面発光の発光装置が実現される。
【００７３】
発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nは、好ましくは、電気的に互いに独立している。即ち、Ｐ側電極５及び第１導体２１と、Ｎ側電極７及び第２導体２２は、発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nのそれぞれごとに、電気的に互いに独立している。即ち、第１導体２１は、一つ当たり、発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nのいずれか一つのＰ側電極５が接続されており、第２導体２２についても、一つ当たり、発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nのいずれか一つのＮ側電極５が接続されている。このような構造であれば、発光ダイオードＬＥＤ11〜ＬＥＤ1nのそれぞれを、個別的に、または、任意の組合せで、駆動することができるので、多様な用途に対応することができる。
【００７４】
図１０及び図１１は、本発明に係る発光装置の別の実施例を示す図である。まず、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す実施の形態では、Ｐ側フレームＦＲ１及びＮ側フレームＦＲ２を併設し、Ｐ側フレームＦＲ１とＮ側フレームＦＲ２との間に複数の発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載した構造になっている。Ｐ側フレームＦＲ１の内端縁には、その長さ方向に沿い、間隔をおいて、第１導体２１が配置されており、Ｎ側フレームＦＲ２の内端縁には、第１導体２１のぞれぞれとギャップを隔てて向き合う第２導体２２が形成されている。より具体的には、第１導体２１とＰ側フレームＦＲ１を一体化したＰ側リードフレームＬＦ１、及び、第２導体２２とＮ側フレームＦＲ２を一体化したＮ側リードフレームＬＦ２をギャップを隔てて併設してある。発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１に形成された第１導体２１に接続され、Ｎ側フレームＦＲ２のＮ側電極７は第２導体２２に接合されている。Ｐ側フレームＦＲ１及びＮ側フレームＦＲ２は、好ましくは、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４のそれぞれに生じる間隔等に充填された絶縁性の支持体２３によって一体化されている。もっとも、絶縁性の支持体２３は、省略することもできる。このような構造であれば、Ｐ側リードフレームＬＦ１とＮ側リードフレームＬＦ２を１つの電源に接続するという単純な配線構造で、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ４をまとめて制御し、発光させることが可能なる。
【００７５】
図１０において、Ｐ側リードフレームＬＦ１、及び、Ｎ側リードフレームＬＦ２に搭載する発光ダイオードの数は、１以上であれば、任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【００７６】
次に、図１１は、図１０に示したフレーム配置及び発光ダイオード配置を、更に増やしたものである。図示は省略するが、より多数の配置としてもよい。図１１を参照すると、Ｐ側フレームＦＲ１1，Ｎ側フレームＦＲ２1, Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２２を順次に併設した構造になっている。より具体的には、Ｐ側フレームＦＲ１１と第１導体２１を一体化したＰ側リードフレームＬＦ１１、Ｎ側フレームＦＲ２１と第２導体２２を一体化したＮ側リードフレームＬＦ２１、Ｐ側フレームＦＲ１２と第１導体２１を一体化したＰ側リードフレームＬＦ１２、Ｎ側フレームＦＲ２２と第２導体２２を一体化したＮ側リードフレームＬＦ２２を順次に併設した構造になっている。
【００７７】
Ｐ側フレームＦＲ１1及びＮ側フレームＦＲ２1の間には、発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ１４が搭載されている。発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ１４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１１に設けられた第１導体２１に接続され、Ｎ側電極７は、Ｎ側フレームＦＲ２1に設けられた第２導体２２に接続されている。即ち、Ｐ側リードフレームＬＦ１１には、発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ１４のそれぞれのＰ側電極５が接続され、Ｎ側リードフレームＬＦ２１には、発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ１４のそれぞれのＮ側電極７が接続されている。
【００７８】
Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２1の間には、発光ダイオードＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２４が搭載されている。発光ダイオードＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１２に設けられた第１導体２１に接続され、Ｎ側電極７はＮ側フレームＦＲ２1に設けられた第２導体２２に接続されている。即ち、Ｐ側リードフレームＬＦ１２には、発光ダイオードＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２４のそれぞれのＰ側電極５が接続され、Ｎ側リードフレームＬＦ２１には、発光ダイオードＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２４のそれぞれのＮ側電極７が接続されている。
【００７９】
Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２２の間には、発光ダイオードＬＥＤ３１〜ＬＥＤ３４が搭載されている。発光ダイオードＬＥＤ３１〜ＬＥＤ３４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１２に設けられた第１導体２１に接続され、Ｎ側電極７は、Ｎ側フレームＦＲ２２に設けられた第２導体２２に接続されている。即ち、Ｐ側リードフレームＬＦ１２には、発光ダイオードＬＥＤ３１〜ＬＥＤ３４のそれぞれのＰ側電極５が接続され、Ｎ側リードフレーム２２には、発光ダイオードＬＥＤ３１〜ＬＥＤ３４のそれぞれのＮ側電極７が接続されている。
【００８０】
図１１の構造は、要するに、Ｐ側リードフレームＬＦ１１、ＬＦ１２は、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＰ側電極が接続されており、Ｎ側リードフレームＬＦ２１、ＬＦ２２は、一つ当たり、一つ以上の発光ダイオードのＮ側電極が接続されている。
【００８１】
このような構造であれば、発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ３４を、発光ダイオードＬＥＤ１１〜１４、発光ダイオードＬＥＤ２１〜２４、発光ダイオードＬＥＤ３１〜３４のまとまった単位で、制御し、発光させることができる。
【００８２】
図１１において、Ｐ側リードフレームの数、Ｎ側リードフレームの数、各リードフレームに搭載する発光ダイオードの数は、それぞれ１以上であれ任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【００８３】
次に、本発明に係る発光装置の製造方法について、図１２〜図２２を参照して説明する。まず、図１２〜図１４は、図１〜図８に示した発光装置を製造するのに適した方法を示している。図１２を参照すると、間隔をおいて平行に配置された第１フレームＦＲ１及び第２フレームＦＲ２の間に、第１導体２１０及び第２導体２２０を、間隔Ｇ３１をおいて配置してある。
【００８４】
第１導体２１０は、両端が連結片２１１，２１２によって、第１フレームＦＲ１及び第２フレームＦＲ２に連続している。連結片２１１，２１２は、ギャップＧ11及びＧ１２によって分離され、かつ、狭幅化されている。第２導体２２０は、両端が連結片２２１，２２２によって、第１フレームＦＲ１及び第２フレームＦＲ２に連続している。第２導体２２０、及び、連結片２２１，２２２は、ギャップＧ２１によって第１導体２１０、及び、連結片２１１，２１２と分離され、かつ、狭幅化されている。
【００８５】
より具体的には、第１フレームＦＲ１、第２フレームＦＲ２、第１導体２１０、第２導体２２０、及び、連結片２１１，２１２，２２１，２２２を一体化した板状の導体、即ち、リードフレームＬＦ１を準備する。このリードフレームＬＦ１は、板面に複数の貫通孔を有し、ギャップＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、及び、間隔Ｇ３１は、この貫通孔に対応するものである。この場合、第１導体２１０、及び、第２導体２２０をリードフレームＬＦ１として直接準備することができ、基板に穿設されたビアに対して電気メッキによって導電性材料を充填する必要がなくなるため、発光装置の量産性を高め、発光装置を安価に提供することができる。
【００８６】
次に、図１３に図示するように、図１２に示したフレームの第１導体２１０及び第２導体２２０の上に、ギャップＧ２１を跨ぐようにして発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載し、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４のＰ側電極５及びＮ側電極７を、第１導体２１０及び第２導体２２０に接合する。
【００８７】
次に、図１４に示すように、第１導体２１０及び第２導体２２０を、支持体となる絶縁材料２３０を用いてモールド成形する。より詳しくは、第１導体２１０及び第２導体２２０の周囲に発生するギャップＧ１１、Ｇ１２、及び、Ｇ２１を、モールド成形により、絶縁材料でなる支持体２３０によって埋める。モールド成形は、第１導体２１０及び第２導体２２０の上に、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載する前に実行してもよい。
【００８８】
この後、第１導体２１０に連なる連結片２１１，２１２及び第２導体２２０に連なる連結片２２１，２２２を、モールド成形樹脂でなる支持体２３０の付近に設定された切断線Ｃ１−Ｃ１線及び切断線Ｃ２−Ｃ２で切断する。これにより、図１〜図８に示した発熱装置が得られる。
【００８９】
リードフレームＬＦ１の外周面は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極の外周面よりも、平坦、即ち、凹凸が少ない。また、図示された範囲に明示されている訳ではないが、リードフレームＬＦ１は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚く、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れる。
【００９０】
したがって、このような製造方法によれば、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なくなり、厚さ方向における導電性が略均一となる。また、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、外周面の凹凸が少なくなることによって、支持体２３０との間にボイドが発生しにくいものとなり、横断面積の縮小が抑制されるため、電気抵抗が低く、基板全体の機械的強度を高めることができる。
【００９１】
さらに、図示された範囲に明示されている訳ではないが、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚くなるため、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れ、結果として、放熱特性の優れた発光装置を提供することができる。
【００９２】
図１２〜図１４において、リードフレームＬＦ１に搭載する発光ダイオードの数は、任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【００９３】
図１７は、図９に示した発光装置を製造する方法を示している。この実施の形態では、図１５に示した第１フレームＦＲ１及び第２フレームＦＲ２を用い、第１導体２１０及び第２導体２２０の上に、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載する。
【００９４】
より具体的には、第１フレームＦＲ１、第２フレームＦＲ２、第１導体２１０、第２導体２２０、及び、連結片２１１，２１２，２２１，２２２を一体化した板状の導体、即ち、リードフレームＬＦ１を準備する。このリードフレームＬＦ１は、板面に複数の貫通孔を有し、ギャップＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、及び、間隔Ｇ３１は、この貫通孔に対応するものである。この場合も、第１導体２１０、及び、第２導体２２０をリードフレームＬＦ１として直接準備することができ、基板に穿設されたビアに対して電気メッキによって導電性材料を充填する必要がなくなるため、発光装置の量産性を高め、発光装置を安価に提供することができる。
【００９５】
そして、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載した第１導体２１０及び第２導体２２０を、共通の絶縁材料によって一体にモールド成形し、支持体２３０を形成する。この場合も、支持体２３０のモールド成形は、第１導体２１０及び第２導体２２０の上に、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載する前または後に実行することができる。
【００９６】
この後、切断線Ｃ１−Ｃ１線及び切断線Ｃ２−Ｃ２で切断することにより、図９に示した発熱装置が得られる。
【００９７】
リードフレームＬＦ１の外周面は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極の外周面よりも、平坦、即ち、凹凸が少ない。また、図示された範囲に明示されている訳ではないが、リードフレームＬＦ１は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚く、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れる。
【００９８】
したがって、このような製造方法によれば、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なくなり、厚さ方向における導電性が略均一となる。また、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、外周面の凹凸が少なくなることによって、支持体２３０との間にボイドが発生しにくいものとなり、横断面積の縮小が抑制されるため、電気抵抗が低く、基板全体の機械的強度を高めることができる。
【００９９】
さらに、図示された範囲に明示されている訳ではないが、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚くなるため、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れ、結果として、放熱特性の優れた発光装置を提供することができる。
【０１００】
図１５〜図１７において、リードフレームＬ１に搭載する発光ダイオードの数は、任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【０１０１】
図１８〜図１９は、図１０に示した発光装置の製造方法を示す図である。まず、図１８に示すように、Ｐ側フレームＦＲ１及びＮ側フレームＦＲ２を、ギャップＧ２１を隔てて併設する。Ｐ側フレームＦＲ１の内端縁には、その長さ方向に沿い、ギャップＧ４１をおいて、第１導体２１０が配置されており、Ｎ側フレームＦＲ２の内端縁には、第１導体２１０のぞれぞれとギャップＧ２１を隔てて向き合う第２導体２２０が形成されている。複数の第２導体２２０のそれぞれは、互いに、Ｎ側フレームＦＲ２の内端縁に設けられたギャップＧ４２によって隔てられている。
【０１０２】
より具体的には、Ｐ側フレームＦＲ１と第１導体２１０を一体化してた板状の導体、すなわち、Ｐ側リードフレームＬＦ１１、及び、Ｎ側フレームＦＲ２と第２導体２２０を一体化した板状の導体、即ち、Ｎ側リードフレームＬＦ２１を準備し、Ｐ側リードフレーム１１及びＮ側リードフレーム２１を、ギャップＧ２１を隔てて併設する。この場合、第１導体２１０、及び、第２導体２２０をリードフレームＬＦ１１、ＬＦ２１として直接準備することができ、基板に穿設されたビアに対して電気メッキによって導電性材料を充填する必要がなくなるため、発光装置の量産性を高め、発光装置を安価に提供することができる。
【０１０３】
次に、図１９に示すように、図１８に示したフレームに対し、ギャップＧ２１を跨ぐように、発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４を搭載する。発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１に形成された第１導体２１０に接続され、Ｎ側フレームＦＲ２のＮ側電極７は第２導体２２０に接合される。発光ダイオードＬＥＤ1〜ＬＥＤ４、Ｐ側フレームＦＲ１及びＮ側フレームＦＲ２には、好ましくは、図１０に示したように、絶縁樹脂材料によるモールド成形が施される。
【０１０４】
リードフレームＬＦ１１、ＬＦ２１の外周面は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極の外周面よりも、平坦、即ち、凹凸が少ない。また、図示された範囲に明示されている訳ではないが、リードフレームＦ１１、ＬＦ２１は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚く、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れる。
【０１０５】
したがって、このような製造方法によれば、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なくなり、厚さ方向における導電性が略均一となる。また、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、外周面の凹凸が少なくなることによって、支持体２３０との間にボイドが発生しにくいものとなり、横断面積の縮小が抑制されるため、電気抵抗が低く、基板全体の機械的強度を高めることができる。
【０１０６】
さらに、図示された範囲に明示されている訳ではないが、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、発光ダイオードＬＥＤ１〜４の厚みと比較して、相当厚くなるため、発光ダイオードＬＥＤ１〜４に対する放熱特性に優れ、結果として、放熱特性の優れた発光装置を提供することができる。
【０１０７】
図１８〜図１９において、Ｐ側リードフレームＬＦ１１、及び、Ｎ側リードフレームＬＦ２１に搭載する発光ダイオードの数は、１以上であれ任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【０１０８】
図２０〜図２２は、図１１に示した発光装置の製造方法を示す図である。まず、図２０に示すように、Ｐ側フレームＦＲ１1，Ｎ側フレームＦＲ２1, Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２２を、ギャップＧ２１をおいて、順次に併設した構造になっている。併設において、両側のＰ側フレームＦＲ１1及びＮ側フレームＦＲ２２は、図１８に示したものと実質的に同じであるが、中間部のＮ側フレームＦＲ２1及びＰ側フレームＦＲ１２は、特徴的な平面パターンを有する。即ち、Ｎ側フレームＦＲ２1は、幅方向の両側に、Ｐ側フレームＦＲ１１及びＰ側フレームＦＲ１２の第１導体２１０とギャップＧ２１を隔てて対向する第２導体２２０を配置した構造を持つ。一方、Ｐ側フレームＦＲ１２は、幅方向の両側に、Ｎ側フレームＦＲ２１及びＮ側フレームＦＲ２２の第２導体２２０とギャップＧ２１を隔てて対向する第１導体２１０を配置した構造を持つ。
【０１０９】
より具体的には、Ｐ側フレームＦＲ１１と第１導体２１０を一体化したＰ側リードフレームＬＦ１１、Ｎ側フレームＦＲ２１と第２導体２２０を一体化したＮ側リードフレームＬＦ２１、Ｐ側フレームＦＲ１２と第１導体２１０を一体化したＰ側リードフレームＬＦ１２、Ｎ側フレームＦＲ２２と第２導体２２０を一体化したＮ側リードフレームＬＦ２２を、ギャップＧ２１を隔てて、順次に併設した構造になっている。この場合、第１導体２１０、及び、第２導体２２０をリードフレームＬＦ１１、ＬＦ１２、ＬＦ２１、ＬＦ２２として直接準備することができ、基板に穿設されたビアに対して電気メッキによって導電性材料を充填する必要がなくなるため、発光装置の量産性を高め、発光装置を安価に提供することができる。
【０１１０】
図２０に示したフレームに対し、図２１に示すように、発光ダイオードＤ１１〜ＬＥＤ３４をマトリクス状に搭載する。より詳しくは、Ｐ側フレームＦＲ１1及びＮ側フレームＦＲ２1の間に、ギャップＧ２１を跨ぐように、発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ１４を搭載し、Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２1の間に、ギャップＧ２１を跨ぐように、発光ダイオードＬＥＤ２１〜ＬＥＤ２４を搭載し、Ｐ側フレームＦＲ１２及びＮ側フレームＦＲ２２の間に、ギャップＧ２１を跨ぐように、発光ダイオードＬＥＤ３１〜ＬＥＤ３４を搭載する。発光ダイオードＬＥＤ１１〜ＬＥＤ３４のＰ側電極５は、Ｐ側フレームＦＲ１１、ＦＲ１２に設けられた第１導体２１０に接続され、Ｎ側電極７はＮ側フレームＦＲ２１、ＦＲ２２に設けられた第２導体２２０に接続される。
【０１１１】
この後、図２２に示すように、Ｐ側フレームＦＲ１1，Ｎ側フレームＦＲ２1, Ｐ側フレームＦＲ１２、Ｎ側フレームＦＲ２２及び発光ダイオードＤ１１〜ＬＥＤ３４に対して、所定のパターンとなるように、絶縁樹脂モールド成形をすることにより、支持体２３０を形成する。これにより、図１１に示した発光装置が得られる。
【０１１２】
リードフレームＬＦ１１、ＬＦ１２、ＬＦ２１、ＬＦ２２の外周面は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極の外周面よりも、平坦、即ち、凹凸が少ない。また、図示された範囲に明示されている訳ではないが、リードフレームＬＦ１１、ＬＦ１２、ＬＦ２１、ＬＦ２２は、発光ダイオードＬＥＤ１１〜３４の厚みと比較して、相当厚く、発光ダイオードＬＥＤ１１〜３４に対する放熱特性に優れる。
【０１１３】
したがって、このような製造方法によれば、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、基板本体に穿設されたビアに金属材料を充填することにより形成した貫通電極よりも、外周面に凹凸が少なくなり、厚さ方向における導電性が略均一となる。また、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、外周面の凹凸が少なくなることによって、支持体２３０との間にボイドが発生しにくいものとなり、横断面積の縮小が抑制されるため、電気抵抗が低く、基板全体の機械的強度を高めることができる。
【０１１４】
さらに、図示された範囲に明示されている訳ではないが、第１導体２１０、及び、第２導体２２０は、発光ダイオードＬＥＤ１１〜３４の厚みと比較して、相当厚くなるため、発光ダイオードＬＥＤ１１〜３４に対する放熱特性に優れ、結果として、放熱特性の優れた発光装置を提供することができる。
【０１１５】
図２０〜図２２において、Ｐ側リードフレームの数、Ｎ側リードフレームの数、各リードフレームに搭載する発光ダイオードの数は、それぞれ１以上であれ任意に設定することができ、図示した数に限定されるものではない。
【０１１６】
図１２〜図２２に示した製造方法は、図１〜図１１に示した発光装置との関係において、上述したような関係に固定されるわけではなく、適宜に組み合わせて用いることができる。また、複数の支持体を併設することにより、発光ダイオードをマトリクス状に配置した発光装置を得ることができる。
【０１１７】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【０１１８】
次に、図２３〜図２７を参照し、発光装置の更に別の製造方法について説明する。
【０１１９】
発光装置の製造方法としては、基板の導体を、金属もしくは合金の溶融物、金属しくは合金の粉末、又は、導電性ペーストを、前記支持体のスペースに充填することによって形成することもできる。その一例を、図２３及び図２４に示す。まず、図２３に示すように、第１スペース２０１及び第２スペース２０２を設けた絶縁材料でなる支持体２３を、支持台６の上に設置し、図２４に図示するように、第１スペース２０１及び第２スペース２０２の内部に、金属もしくは合金の溶融物、金属しくは合金の粉末、又は、導電性ペースト２１０，２２０を充填する。充填した後、加圧Ｆ１しながら硬化させる。これにより、空洞のない緻密な構造の第１導体２１０及び第２導体２２０を形成することができる。この後、発光ダイオードを搭載し、Ｐ側電極及びＮ側電極を、第１導体２１０及び第２導体２２０に接合する。発光ダイオードを個品化するには、切断線Ｃ１−Ｃ１で切断すればよい。
【０１２０】
図２３及び図２４において、第１スペース２０１及び第２スペース２０２の内部に、金属もしくは合金の溶融物、金属しくは合金の粉末、又は、導電性ペーストを充填する代わりに、第１スペース２０１及び第２スペース２０２の内部に金属部材を嵌め込んでもよい。この場合、図１２〜図２２に示したフレームを用いた製造方法を適用することができる。もっとも、フレーム設計を若干変更する必要はある。
【０１２１】
図２５〜図２７は、発光装置の別の製造方法を示す図である。この実施の形態は、支持体を、半導体、金属（合金を含む）材料等の導電性材料で構成した場合を示す。まず、図２５に示すように、第１スペース２０１及び第２スペース２０２を設けた導電性の支持体２３を準備する。そして、図２６に図示するように、第１スペース２０１及び第２スペース２０２の内壁面に、絶縁層２４１，２４２を形成した後、図２７に示すように、第１スペース２０１及び第２スペース２０２の内部に、第１導体２１０及び第２導体２２０を形成する。第１導体２１０及び第２導体２２０は、金属もしくは合金の溶融物、金属しくは合金の粉末、又は、導電性ペーストを充填する。充填した後、加圧しながら硬化させて形成してもよいし、或いは、金属部材を嵌め込んで形成してもよい。絶縁層２４１，２４２は、無機絶縁物もしくは有機絶縁物又はそれらの複合絶縁物によって構成することができる。
【０１２２】
この後、発光ダイオードを搭載し、Ｐ側電極及びＮ側電極を、第１導体２１０及び第２導体２２０に接合する。発光ダイオードを個品化するには、切断線Ｃ１−Ｃ１で切断すればよい。
【符号の説明】
【０１２３】
５              Ｐ側電極
７              Ｎ側電極
２              基板
２１            第１導体
２２            第２導体
２３            支持体
【図１】
2014099579.tif 000003
【図２】
2014099579.tif 000004
【図３】
2014099579.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月3日(2013.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、発光ダイオードとを含む発光装置であって、
前記基板は、第１及び第２導体を含んでおり、
前記第１及び第２導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなり、互いに間隔をおいて配置された状態で、電気絶縁されており、
前記発光ダイオードは、前記基板の上に搭載され、Ｐ側及びＮ側電極の電極面が、前記第１及び第２導体のそれぞれの一端面に接合されており、及び、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層が、互いに重なる部分と、重ならない部分とを有しており、
前記重ならない部分は、前記重なる部分の側方に配置され、配置方向にとられた幅が、前記重なる部分の幅よりも十分に狭幅で、長さ方向に延びており、
前記一方の電極は、前記Ｐ型及びＮ型半導体層のうちの一方の表面に設けられ、前記重なる部分を覆っており、
前記他方の電極は、他方の半導体層の上に設けられ、前記重ならない部分を覆い、前記一方の半導体層及び前記一方の電極から絶縁ギャップにより電気絶縁されており、
前記絶縁ギャップは、その幅が、前記他方の電極と、前記一方の半導体層及び前記一方の電との間の電気絶縁に必要な寸法まで最小化されている、
発光装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月22日(2013.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、発光ダイオードとを含む発光装置であって、
前記基板は、第１及び第２導体を含んでおり、
前記第１及び第２導体のそれぞれは、リードフレーム由来の金属板材又は合金板材でなり、互いに間隔をおいて配置された状態で、電気絶縁されており、
前記発光ダイオードは、前記基板の上に搭載され、Ｐ側及びＮ側電極の電極面が、前記第１及び第２導体のそれぞれの一端面に接合されており、及び、Ｐ型半導体層及びＮ型半導体層が、互いに積層し、ＰＮ接合を形成しており、
前記ＰＮ接合は、前記積層方向から見て、前記Ｐ型及びＮ型半導体層が互いに重なる部分と、重ならない部分とを有しており、
前記重ならない部分は、前記積層方向から見て、前記重なる部分の一側方に配置され、配置方向にとられた幅が、前記重なる部分の幅の１〜４０％で、前記幅方向に直交する長さ方向に延びており、
前記一方の電極は、前記Ｐ型及びＮ型半導体層のうちの一方の表面に設けられ、前記重なる部分を覆っており、
前記他方の電極は、他方の半導体層の上に設けられ、前記重ならない部分を覆い、前記一方の半導体層及び前記一方の電極から電気絶縁層により電気絶縁されており、
前記電気絶縁層は、その幅が、前記他方の電極と、前記一方の半導体層及び前記一方の電極との間の電気絶縁に必要な寸法まで最小化されている、
発光装置。