(57)【要約】【課題】  発光素子から発せられる光をハンダバンプやボンディングワイヤ等の影響を受けずに基板面によって有効且つ効率的に反射させることで、全体的な輝度アップを図ることのできる発光ダイオードを提供することである。【解決手段】  基板１２と、該基板１２の上面を被覆する表面反射層１３と、該表面反射層１３の一部から基板１２を貫通して設けられる配線孔部１７と、下面に反射膜２０が設けられ、前記配線孔部１７上に載置される発光素子１５と、該発光素子１５を前記基板１２上に封止する透光性を有する樹脂体１６とを備え、前記発光素子１５の平面形状が前記配線孔部１７より大きく形成されており、下面の外周部が前記配線孔部１７外周の表面反射層１３上に載置される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上面を被覆する表面反射層と、該表面反射層の一部から基板を貫通して設けられる配線孔部と、下面に反射膜が設けられ、前記配線孔部上に載置される発光素子と、該発光素子を前記基板上に封止する透光性を有する樹脂体とを備え、
前記発光素子の平面形状が前記配線孔部より大きく形成されており、下面の外周部が前記配線孔部外周の表面反射層上に載置されることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光素子の下面には一対の素子電極が設けられる一方、前記基板の裏面には前記配線孔部を通して前記素子電極とワイヤによって電気的に接続する基板電極が設けられる請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光素子の下面には中央部と外周部にそれぞれ素子電極が設けられ、中央部の素子電極が前記配線孔部を通したワイヤによって基板電極に電気的に接続され、外周部の素子電極が導電性を有する前記表面反射層に電気的に接続される請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記表面反射層が導電部材によって形成されている請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記発光素子は、前記反射膜の外周部が前記配線孔部外周の表面反射層の上面に密着している請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記反射膜は、前記表面反射層の上面に載置される外周部分が他の部分より厚く形成されている請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記表面反射層は銀メッキによって形成される請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記樹脂体は、前記表面反射層で被覆されている領域を囲うようにして前記基板上に形成される請求項１に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に発光素子を実装し、その上を樹脂体で封止して形成される発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードは、基板上に所定パターンによる電極を形成し、この電極に発光素子をダイボンドあるいはワイヤボンドによって実装した後、透光性を有した樹脂体によって封止して形成される（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１に記載の発光ダイオードは、一対の電極パターンが形成された基板と、前記電極パターン上にハンダバンプを介してフリップチップ実装される発光素子と、この発光素子を封止する樹脂体とを有して構成されている。前記発光素子は、裏面側に反射層及び一対の素子電極を備え、この一対の素子電極が対応する前記一対の電極パターンにハンダバンプを介して載置された後、リフロー処理によって導通接続されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一対の素子電極のうち、一方の素子電極が基板の中央部に設けられ、他方の素子電極が絶縁領域を隔てた基板の外周部に設けられる等、実装する基板の電極パターンに対応するような位置や形状を備えた発光素子が示されている。
【０００５】
前記発光素子は、ＰＮ接合層から直接樹脂体を通して外部に発せられる光、あるいは、基板の表面で反射され、樹脂体を通して外部に発せられる光とによって所定の明るさを得ている。
【０００６】
一方、特許文献３には、基板の中央部に設けられた配線孔部を塞ぐようにして透光性のプレートを配置し、このプレートの裏面側に発光素子を実装してなる発光ダイオードが示されている。前記発光素子は、前記配線孔部内においてプレートの裏面に透明ペーストによってダイボンドされ、配線孔部内を通るボンディングワイヤによって基板の裏面側に設けられている電極と電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６８２３５号公報
【特許文献２】実開平４−１０３６６６号公報
【特許文献３】特開２００２−１２４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の発光ダイオードは、発光素子の裏面に反射層を設け、この反射層を下にして基板上に載置することで、基板上での反射効率のアップを図っている。
【０００９】
しかしながら、前記発光素子は、裏面側に設けられている素子電極と基板の電極パターンとはハンダバンプを介して実装されているため、このハンダバンプの厚み分だけ基板から浮いた状態となっている。このため、発光素子の反射層と基板面との間に隙間が生じることとなり、反射率が低下する場合がある。
【００１０】
また、前記基板上で反射率の高いのは、金や銅などで形成されている電極パターンの表面であるが、この電極パターンは基板上に複数形成されるため、基板が露出した樹脂面を挟んで形成する必要がある。前記樹脂面は電極パターン面に比べて反射率が低いため、全体の反射率の低下や反射ムラが生じるといった問題がある。
【００１１】
また、前記電極パターンは、導電性のよい金や銅などが一般に用いられるが、導電性を有し、反射率も高い銀などは高電圧をかけるとマイグレーションが発生するおそれがある。このため、配線密度が高く、微細加工を有する電極パターンには用いることができなかった。
【００１２】
一方、特許文献３に開示されている発光ダイオードにあっては、基板に設けられている配線孔部内に発光素子が配置され、配線孔部を塞ぐ透光性のプレートを通して前記発光素子の裏面及び側面から発せられる光を有効に外部に出射させる構造となっている。しかしながら、素子電極が設けられている発光素子の表面側にあっては、配線孔部内のボンディングワイヤや封止樹脂によって光が遮られるため、発光損失が大きくなるといった問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、発光素子から発せられる光をハンダバンプやボンディングワイヤ等の影響を受けずに基板面によって有効且つ効率的に反射させることで、全体的な輝度アップを図ることのできる発光ダイオードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードは、基板と、該基板の上面を被覆する表面反射層と、該表面反射層の一部から基板を貫通して設けられる配線孔部と、下面に反射膜が設けられ、前記配線孔部上に載置される発光素子と、該発光素子を前記基板上に封止する透光性を有する樹脂体とを備え、前記発光素子の平面形状が前記配線孔部より大きく形成されており、下面の外周部が前記配線孔部外周の表面反射層上に載置されることを特徴とする。
【００１５】
また、前記発光素子の下面には中央部と外周部にそれぞれ素子電極が設けられ、中央部の素子電極が前記配線孔部を通したワイヤによって基板電極に電気的に接続され、外周部の素子電極が導電性を有する前記表面反射層に電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る発光ダイオードによれば、配線孔部を塞ぐようにして配置された発光素子を中心として広がる基板の表面全体が均一な反射面となっていると共に、前記発光素子の裏面に形成されている反射膜が前記配線孔部外周の表面反射層上に密着されるので、発光素子から発せられる光を効率よく反射させて全体の輝度アップを図ることができる。また、前記配線孔部内にボンディングワイヤを収容して樹脂封止することができるので、発光素子の基板への接続の強化も図られる。
【００１７】
また、前記表面反射層を一方の基板電極の一部として利用する場合にあっては、この表面反射層に反射率の高い金属部材を用いて形成することができるため、高反射作用を有した高輝度の発光ダイオードを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の発光ダイオードの斜視図である。
【図２】第１実施形態の発光ダイオードの断面図である。
【図３】第１実施形態の発光素子を裏面側からみた平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図４】第１実施形態の発光ダイオードの反射作用を示す作用図である。
【図５】第２実施形態の発光ダイオードの断面図である。
【図６】第２実施形態の発光ダイオードにおける第１の発光素子を裏面側からみた平面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図である。
【図７】第２実施形態の発光ダイオードにおける第２の発光素子を裏面側からみた平面図である。
【図８】第３実施形態の発光ダイオードの斜視図である。
【図９】第３実施形態の発光ダイオードの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態の発光ダイオード１１は、中央部に配線孔部１７、表面側に表面反射層１３、表面から裏面側にかけて一対の基板電極１４ａ，１４ｂが形成された基板１２と、該基板１２の表面に実装され、前記一対の基板電極１４ａ，１４ｂに電気的に接続される発光素子１５と、該発光素子１５を表面反射層１３の上に封止する透光性を有した透明又は半透明の樹脂体１６とによって構成される。
【００２０】
前記基板１２は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料で構成され、中央部に設けられる配線孔部１７は、発光素子１５の平面形状よりも一回り小さくなるように基板１２を矩形状あるいは円形状に貫通して形成される。表面反射層１３は、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂとの接触を防ぐために前記配線孔部１７の周囲に沿って基板１２を僅かに露出させた縁部２３を除いた表面全体に形成される。前記配線孔部１７を塞ぐようにして載置された発光素子１５は、裏面側に設けられている素子電極１９ａ，１９ｂと基板１２の裏面にパターン形成されている一対の基板電極１４ａ，１４ｂとを配線孔部１７内を通る一対のボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂによって電気的に接続される。
【００２１】
前記基板電極１４ａ，１４ｂは、前記配線孔部１７の外周から基板１２の両端部に向けて延び、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂの一端が接続されるボンディング部２８ａ，２８ｂと、このボンディング部２８ａ，２８ｂから段差を設けて形成され、実装基板上にハンダ部材を介して電気的に接続される端子部２９ａ，２９ｂとを有して構成される。
【００２２】
前記発光素子１５は、平面形状が前記素子実装面１７より大きく形成されており、図３（ａ），（ｂ）に示すように、四角形状のベース２４上にｎ層２５及びｐ層２６からなるＰＮ接合層２１を有している。前記ｎ層２５には素子電極１９ａ、ｐ層２６には素子電極１９ｂが設けられると共に、前記ｐ層２６上にはＳｉＯ２等による透明で絶縁性を有した透明絶縁膜２７を介して反射膜２０が被膜形成される。反射膜２０は、前記透明絶縁膜２７上に少なくとも素子電極１９ａと導通しないように離間させてＡｌやＡｇの蒸着膜で被覆され、表面反射層１３との密着性及び反射効率を高めるため、外周部２０ａに厚みを有して形成されている。なお、前記反射膜２０は、絶縁性を有した白色系に樹脂材であっても反射効果を得ることができる。前記素子電極１９ａ，１９ｂは、一方がアノード、他方がカソードであり、それぞれ一対の基板電極１４ａ，１４ｂと対応している。この発光素子１５は、Ｐ層とＮ層との接合部分であるＰＮ接合層２１から最も強い光を発する。このＰＮ接合層２１から発せられる光による照射範囲は、発光素子１５を中心とした基板１２の表面全面に及ぶ。
【００２３】
図２に示したように、前記発光素子１５は、前記配線孔部１７の外周の表面反射層１３上に反射膜２０が密接するようにして載置され、一対のボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂを介して基板電極１４ａ，１４ｂに電気的に接続される。
【００２４】
前記ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂによる配線が終了した後、配線孔部１７内に封止樹脂２２を充填して硬化させる。この封止樹脂２２は、光を透過させる必要はないので、高熱伝導性に優れると共に、低線膨張、低吸湿で劣化の少ない樹脂材、特に、フィラーを多く含む樹脂材を用いるのが好ましい。
【００２５】
前記封止樹脂２２は、図２に示したように、配線孔部１７からボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂの一端が接続されている基板電極１４ａ，１４ｂのボンディング部２８ａ，２８ｂを完全に封入し、端子部２９ａ，２９ｂが露出するようにして充填成形される。この封止樹脂２２によって、発光素子１５を配線孔部１７上に密着して固定することができると共に、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂも固定することができるので、経年変化等による位置ずれや接触又は導通不良を有効に防止することができる。
【００２６】
一方、基板１２の上面においては、図１及び図２に示したように、前記発光素子１５が実装されることによって、前記配線孔部１７が完全に隠れ、この発光素子１５を中心とした周囲全体が一枚の均一な表面反射層１３となる。この表面反射層１３は、光反射率の高い板状あるいは膜状の金属部材や鏡面加工した部材が用いられる。本実施形態では、表面反射層１３が電極となっていないため導電性は必要ないが、金メッキ、銀メッキ、銅メッキ等の金属部材を用いることで、高い反射効果が得られる。特に、銀メッキは反射率の点で最も優れている。
【００２７】
図４に示すように、前記発光素子１５のＰＮ接合層２１から下方に向けて発せられた光は、配線孔部１７上を覆う反射膜２０で反射されると共に、この反射膜２０の外周部と密着された表面反射層１３上でさらに上方に向けて反射させることができる。また、前記ＰＮ接合層２１から水平あるいは上方に向けて発せられる光は、そのまま樹脂体１６を通して外部に放射させることができるので、前記表面反射層１３で反射された光と合わせて全体の発光輝度を大幅に向上させることができる。
【００２８】
図５は本発明の第２実施形態の発光ダイオード３１を示したものである。この発光ダイオード３１は、図６及び図７に示すように、一方の素子電極３９ａを裏面の中央部に、他方の素子電極３９ｂを裏面の外周部に設けた構造の発光素子３５に適用させて形成されたものである。図６に示した発光素子３５は、裏面の中央部に第１素子電極３９ａを有し、四隅の角部に共通の第２素子電極３９ｂを有して構成されている。
【００２９】
前記発光素子３５は、平面形状が前記配線孔部３７より大きく形成されており、図６（ｂ）に示すように、四角形状のベース４４上にｎ層４５及びｐ層４６からなるＰＮ接合層４１を有し、ｎ層４５から素子電極３９ａ、ｐ層４６から素子電極３９ｂが設けられると共に、前記ｐ層４６上にはＳｉＯ２等による透明で絶縁性を有した透明絶縁膜４７を介して反射膜４０が被膜形成される。反射膜４０は、前記透明絶縁膜２７上に少なくとも素子電極３９ａと導通しないように離間させてＡｌやＡｇの蒸着膜で被覆されている。また、反射膜４０に絶縁性を有した白色系の樹脂材を用いてもよい。
【００３０】
上記第１実施形態の発光ダイオード１１と同様に、発光素子３５が載置される表面反射層３３の略中央部に配線孔部３７が設けられ、この配線孔部３７からボンディングワイヤ３８ａを介して発光素子１５の素子電極３９ａと基板３２の裏面の一端に向けて延びる基板電極３４ａとが電気的に接続される。
【００３１】
前記表面反射層３３は、金メッキ、銅メッキあるいは銀メッキからなる導電部材によって形成される。この表面反射層３３は、前記基板電極３４ａが延びる方向とは反対側の表面からスルーホール３８ｂを介して基板３２の裏面側に形成されている基板電極３４ｂに電気的に接続される。
【００３２】
図５に示したように、発光素子３５は、配線孔部３７を覆うようにして表面反射層３３の上面に載置され、素子電極３９ａと基板電極３４ａとがボンディングワイヤ３８ａによって電気的に接続される。一方、素子電極３９ｂは、配線孔部３７の外周に沿った表面反射層３３の上面に載置することで、スルーホール３８ｂ及び基板電極３４ｂとの電気的接続が図られる。
【００３３】
この第２実施形態の発光ダイオード３１では、表面反射層３３が基板電極の一部となるため、導電部材で形成される。このような導電部材として、導電性が良好な金メッキや銅メッキの他に、反射率の優れた銀メッキが使用される。この銀メッキについては、高電圧をかけることによってマイグレーションが起きやすいが、ボンディングワイヤ３８ａで接続されている素子電極３９ａとが配線孔部３７を隔てて電気的に分離しているため、ショート等を起こすおそれがない。
【００３４】
上記発光素子３５の他に、図７に示すような素子電極構造を有する発光素子３５ａも使用することができる。この発光素子３５ａは、裏面の中央部が第１素子電極３９ａで、外周面に沿って連続する部分が第２素子電極３９ｂとなっている。前記発光素子３５，３５ａは、第１及び第２の素子電極３９ａ，３９ｂを除いた裏面全体に反射膜４０が形成される。なお、前記発光素子３５ａの構造は、上記図６（ｂ）で示した構造と同様であるので説明は省略する。
【００３５】
図８及び図９は、基板５２上に表面反射層５３と、基板電極５４ａ，５４ｂの一部が形成された第３実施形態の発光ダイオード５１を示したものである。前記表面反射層５３の中央部には配線孔部５７が形成され、基板５２の両端部には裏面側から側面を経て上面に回り込む基板電極５４ａ，５４ｂが形成されている。発光素子５５は第１実施形態と同様に裏面側に反射膜６０と、この反射膜６０からボンディングワイヤ３８ａ，３８ｂを介して電気的に接続される素子電極５９ａ，５９ｂを有して形成されている。
【００３６】
前記基板５２には、表面反射層５３と一対の基板電極５４ａ，５４ｂとを隔てるため、基板５２の樹脂面を露出させた隔離溝６３が形成される。樹脂体５６は、前記隔離溝６３を含む表面反射層５３の外周部に沿って成形される。このように、隔離溝６３を含んだ平面領域上に樹脂体５６を成形することで、表面反射層５３を一対の基板電極５４ａ，５４ｂから電気的に絶縁分離できる。これによって、表面反射層５３を反射率の高い金、銀、銅などの導電性メッキによって形成することが可能となる。また、銀メッキを使用した際、この銀特有のマイグレーションが発生したとしても、前記隔離溝６３があるため、基板電極５４ａ，５４ｂとショートすることがない。さらに、前記隔離溝６３によって露出した基板５２の表面に樹脂体５６の外周部の一部が接合されることで、発光素子５５からの発光漏れが生じないように完全に密封封止することができる。なお、ボンディングワイヤ３８ａ，３８ｂによって配線が施されている配線孔部５７内には、上記第１実施形態と同様の効果を得るために、フィラーを多く含む樹脂材６２が充填される。
【００３７】
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、樹脂体で封止される基板の表面全体が発光素子を中心とした一枚の連続した表面反射層によって形成することができる。これによって、発光素子から発せられる光の反射効率がアップすると共に、発光ムラが生じなくなる。また、発光素子を駆動させるために設けられる一対の基板電極と前記表面反射層とを分離できる他、前記表面反射層を一方の基板電極の一部として利用するなどの形態をとることが可能であり、いずれの場合であっても、表面反射層に反射率の高い金属部材を用いて形成することができるため、高反射作用を有した高輝度の発光ダイオードを得ることができる。
【００３８】
また、発光素子が載置される部分の基板に貫通した配線孔部を設けることによって、ボンディングワイヤを配線するスペースが十分に確保される。さらに、ボンディングワイヤによる配線が施された基板の内部にフィラーを多く含む封止樹脂を充填成形することで、断線等が生じないようにより強固に固定させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１１  発光ダイオード
１２  基板
１３  表面反射層
１４ａ，１４ｂ  基板電極
１５  発光素子
１６  樹脂体
１７  配線孔部
１８ａ，１８ｂ  ボンディングワイヤ
１９ａ，１９ｂ  素子電極
２０  反射膜
２１  ＰＮ接合層
２２  封止樹脂
２３  縁部
２４  ベース
２５  ｎ層
２６  ｐ層
２７  透明絶縁膜
２８ａ，２８ｂ  ボンディング部
２９ａ，２９ｂ  端子部
３１  発光ダイオード
３２  基板
３３  表面反射層
３４ａ，３４ｂ  基板電極
３５  発光素子
３６  樹脂体
３７  素子実装面
３８ａ，３８ｂ  スルーホール
３９ａ，３９ｂ  素子電極
４０  反射膜
４１  ＰＮ接合層
４４  ベース
４５  ｎ層
４６  ｐ層
４７  透明絶縁膜
５１  発光ダイオード
５２  基板
５３  表面反射層
５４ａ，５４ｂ  基板電極
５５  発光素子
５６  樹脂体
５７  配線孔部
６０  反射膜
６２  樹脂材
６３  隔離溝
【図１】
2011258802.tif 000003
【図２】
2011258802.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011258802.tif 000009
【図８】
2011258802.tif 000010
【図９】
2011258802.tif 000011