(57)【要約】【課題】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がセラミック基板上のパッケージ電極、あるいは分離された金属基板上に形成されている発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。【解決手段】本発明の発光装置は、パッケージ電極が形成されたセラミック基板あるいは分離された金属基板と、前記セラミック基板あるいは分離された金属基板上に取り付けられた反射体と、前記パッケージ電極あるいは金属基板の一方に下部電極が接合された上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と他方のパッケージ電極あるいは他方の金属基板とを接続する金属部材とから構成されている。【選択図】図１
2008258567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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発光層を、前記一方の半導体層の上部に上部部分電極と最下層に下部電極とを有し、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イオードと、
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記パッケージ電極の他方とを接続する金属部材と、
前記パッケージ電極の一方と前記下部電極との接合、前記上部部分電極と前記金属部材との接合、および前記金属部材と前記パッケージ電極の他方との接合に用いるハンダと、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記パッケージは、複数のパッケージ電極からなる分離された金属基板と、前記複数の金属基板を接合する反射体とから構成され、前記複数の金属基板が前記反射体で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。
【請求項３】
前記パッケージは、複数のパッケージ電極が形成されたセラミック基板と、前記セラミッ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記載された発光装置。
【請求項４】
前記パッケージ内に接続された少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードは、前記反射体の内部に充填された透明封止材料によって封止されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項５】
前記金属部材は、金、銀、または銅、あるいは、前記銅の表面に金、銀、またはニッケルから選択された少なくとも１種のメッキが施され、リボン状の腕部を有するまたはリボン状金属線からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項６】
前記反射体内部の上下電極型発光ダイオードは、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０の樹脂またはエラストマーからなる透明封止材料で封止されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項７】
前記反射体内部の上下電極型発光ダイオードを封止する透明封止材料は、１液性または２液性の熱硬化型シリコーン系樹脂またはエラストマー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。
【請求項８】
蛍光体含有膜体は、前記反射体の開口部の表面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項９】
前記上下電極型発光ダイオードは、窒化ガリウム系であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項１０】
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等の部材からなり、樹脂系、ガラス系、ロウ材系の接着剤によって前記基板部分および電極部分に接合されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載された発光装置。
【請求項１１】
複数のパッケージ電極となる電極部分が形成されたパッケージに、少なくとも一つの発光ダイオードを接合する発光装置の製造方法において、
ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に発光層を有し、前記一方の半導体層の上部に上部部分電極と、最下層に下部電極を有する上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記他方の電極部分とを接続する金属部材を用い、
前記一方の電極部分と前記下部電極との間、前記上部部分電極と前記金属部材との間、および前記金属部材と前記他方の電極部分との間をそれぞれハンダで接合することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部部分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からなる発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。特に、本発明は、前記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熱、あるいは前記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および発光装置の製造方法に関するものである。また、本発明は、金線をワイヤーボンディングで接続する代わりに金属部材とハンダで接続することにより、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上下電極型発光ダイオードからなる発光装置および発光装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２２（イ）は従来の上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を説明するための断面図、（ロ）は平面図、（ハ）は上下電極型発光ダイオードの拡大断面図である。図２２（イ）および（ロ）において、従来の発光装置２２５１は、金属基板２２５３、２２５４と、前記金属基板２２５３と２２５４との間に設けられているスリットまたは絶縁部材２２５５と、上下電極型発光ダイオード２２５２と、前記金属基板２２５４と前記上下電極型発光ダイオード２２５２の上部部分電極２２５２３を接続するボンディングワイヤー２２５１１、２２５１２と、反射体２２５６と、前記反射体２２５６の内部に充填された透明封止材料２２５７と、蛍光体含有膜体２２５８とから少なくとも構成されている。
【０００３】
図２２（ハ）において、前記上下電極型発光ダイオード２２５２は、下部電極２２５２１と、前記下部電極２２５２１の上部に形成された発光層２２５２′と、前記発光層２２５２′の上部に形成された透明導電膜２２５２２と、前記透明導電膜２２５２２の上に形成された上部部分電極２２５２３とから少なくとも構成されている。前記反射体２２５６は、上部に向かって広がるように傾斜した反射部分を有するほぼ筒状体からなる。
【０００４】
特開２００１−２４４５０８号公報に記載されている発光ダイオード用パッケージは、金属基板の一方に上下電極型発光ダイオードの下部電極を取り付け、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極をボンディングワイヤーで絶縁されて配置される他方の金属基板に接続されている。従来の発光ダイオード用パッケージは、メタルコアの絶縁部に樹脂がインサートされたものがある。
【０００５】
また、たとえば、前記発光ダイオード用パッケージの製造方法は、特開２００５−１１６５７９号公報に記載されている。さらに、従来の表面実装型発光ダイオードは、メタルコア基板を絶縁性接着剤で分割して、サブマウント基板を載置している。たとえば、前記表面実装型発光ダイオードは、特開２００３−３０３９９９号公報がある。
【特許文献１】特開２００１−２４４５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６５７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来例に示された上下電極型発光ダイオードからなる発光装置は、上部部分電極と金属基板との間をワイヤーボンディングにより接続している。前記ワイヤー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部分電極に、たとえば、ワイヤボンダーにより、熱圧着および超音波で接続している。前記超音波の接続は、圧力および振動が前記上部部分電極を通して、上下電極型発光ダイオードの半導体層または発光層に刺激を与え、この部分を損傷させることがあった。
【０００７】
また、前記ワイヤーボンダーによる接続は、金線を付ける際、前記半導体層または発光層に圧力および振動が加えられる。前記上下電極型発光ダイオードは、前記熱および振動による発光層の損傷を防止するために、前記ワイヤーボンダーの圧力および振動を微妙に調整する必要があり、接続抵抗が大きくなる傾向がある。
【０００８】
しかし、前記上下電極型発光ダイオードは、透明導電膜により、光を遮るので、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。前記金線は、径を太くするには限度があるため、本数を増加して電流容量を稼ぐようにしている。前記金線は、電流容量が増加すると熱を発生し、経年変化によって接着部分が不良になるおそれがあった。
【０００９】
また、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属基板の電極部分の他方との金線による接続は、多くの電流を流すと、発熱による熱応力が発生し、前記金線が断線したり、あるいは前記接続部の接続抵抗により、上下電極型発光ダイオードが焼けるという問題があった。
【００１０】
さらに、前記上下電極型発光ダイオードは、前記ワイヤボンダーによって、複数本の金線を設ける点、およびワイヤボンダーの圧力あるいは超音波振動の微妙な調整が必要になる点等、生産性が低いという問題があった。
【００１１】
以上のような課題を解決するために、本発明は、電気的に分離されて電極となる金属基板または分離されるように形成されたパッケージ電極からなるセラミック基板、前記電極部分の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属部材、前記金属部材と電極部分の他方とをハンダにより接合して、大電流を流することができ、高輝度で生産性の良い発光装置および発光装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明は、前記上下電極型発光ダイオードと電極部分との接続にワイヤーボンディングの代わりに金属部材とハンダを使用した発光装置および発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（第１発明）
第１発明の発光装置は、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発光層を、前記一方の半導体層の上部に上部部分電極と最下層に下部電極とを有し、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イオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記パッケージ電極の他方とを接続する金属部材と、前記パッケージ電極の一方と前記下部電極との接合、前記上部部分電極と前記金属部材との接合、および前記金属部材と前記パッケージ電極の他方との接合に用いるハンダとから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１３】
（第２発明）
第２発明の発光装置におけるパッケージは、複数のパッケージ電極からなる分離された金属基板と、前記複数の金属基板を接合する反射体とから構成され、前記複数の金属基板が前記反射体で保持されていることを特徴とする。
【００１４】
（第３発明）
第３発明の発光装置におけるパッケージは、複数のパッケージ電極が形成されたセラミック基板と、前記セラミッ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。
【００１５】
（第４発明）
第４発明の発光装置において、第１発明から第３発明におけるパッケージ内に接続された少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードは、前記反射体の内部に充填された透明封止材料によって封止されていることを特徴とする。
【００１６】
（第５発明）
第５発明の発光装置における第１発明から第４発明の金属部材は、金、銀、または銅、あるいは、前記銅の表面に金、銀、またはニッケルから選択された少なくとも１種のメッキが施され、リボン状の腕部を有するまたはリボン状金属線からなることを特徴とする。
【００１７】
（第６発明）
第６発明の発光装置において、第１発明から第５発明における反射体内部の上下電極型発光ダイオードは、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０の樹脂またはエラストマーからなる透明封止材料で封止されていることを特徴とする。
【００１８】
（第７発明）
第７発明の発光装置において、第６発明における反射体内部の上下電極型発光ダイオードを封止する透明封止材料は、１液性または２液性の熱硬化型シリコーン系樹脂またはエラストマーであることを特徴とする。
【００１９】
（第８発明）
第８発明の発光装置において、第１発明から第７発明における蛍光体含有膜体は、前記反射体の開口部の表面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された発光装置。
【００２０】
（第９発明）
第９発明の発光装置において、第１発明から第８発明における上下電極型発光ダイオードは、窒化ガリウム系であることを特徴とする。
【００２１】
（第１０発明）
第１０発明の発光装置において、第１発明から第９発明における反射体は、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等の部材からなり、樹脂系、ガラス系、ロウ材系の接着剤によって前記基板部分および電極部分に接合されていることを特徴とする。
【００２２】
（第１１発明）
第１１発明における発光装置の製造方法は、複数のパッケージ電極となる電極部分が形成されたパッケージに、少なくとも一つの発光ダイオードを接合するものであり、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に発光層を有し、前記一方の半導体層の上部に上部部分電極と、最下層に下部電極を有する上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記他方の電極部分とを接続する金属部材を用い、前記一方の電極部分と前記下部電極との間、前記上部部分電極と前記金属部材との間、および前記金属部材と前記他方の電極部分との間をそれぞれハンダで接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属基板またはセラミック基板に形成された電極部分の他方とを金属部材とハンダによって接続しているため、上下電極型発光ダイオードの発光層に振動を与えることなく、大電流を流すことができ、放熱性に優れ、熱応力が発生しても緩和することができる。特に、本発明は、前記金属部材を板部材または棒状部材とし、各接続部にハンダを使用した場合、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品のない上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を得ることができるようになった。
【００２４】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属基板またはセラミック基板とを接続する金属部材の形状を変えることにより、前記上下電極型発光ダイオードに流す電流を大きくするとともに、放熱性を向上させ、あるいは熱膨張による熱応力を緩和することができる。
【００２５】
本発明によれば、分離された金属基板であるにも関わらず、反射体を取り付けることにより、パッケージとしての強度を十分に保つことができる。また、前記スリットおよび前記反射体の内部に充填する透明封止材料に弾力を持たせることにより、大電流を流す際に発生する熱応力を緩和することができる。
【００２６】
本発明によれば、特に、前記反射体の内部にエラストマー系の透明封止材料を充填した場合、上下電極型発光ダイオードからなる発光装置は、大電流を流しても、前記反射体に充填されたエラストマータイプの透明封止材料により、十分に熱応力を吸収することができる。
【００２７】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属基板またはセラミック基板に設けられた電極部分の他方との接続にワイヤーボンディングを使用しないため、長期間にわたって大電流を流しても、金属部材との接続部分および／または発光層が損傷されない信頼性の高い発光装置となる。
【００２８】
本発明によれば、蛍光体含有膜体は、蛍光体の種類を変えることにより、前記上下電極型発光ダイオードから発射する光を所望の色に変換することができる。特に、前記上下電極型発光ダイオードは、青色またはまた、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。紫外光を発光するが、前記蛍光体含有膜体を変えるだけで容易に白色光または所望の色を得ることができる。
【００２９】
本発明によれば、金属部材として、リボン状にした場合、電流を多く流すことができるだけでなく、電気抵抗が少なく発熱も少ない。また、前記リボン状金属部材は、表面積および／または断面積が大きいため、内部に発生した熱を速く放出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１発明）
第１発明は、少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードの発光層上に設けられた上部部分電極とパッケージ電極の他方とを金属部材を使用して、ハンダで接合することにより、接続部分に熱の発生が少なく、あるいは前記接続部分および／または発光層に振動が加わらずに、大電流を流し、高輝度を有する発光装置とすることができるものである。分離された複数のパッケージ電極は、前記パッケージのほぼ全面に形成することができる。前記上下電極型発光ダイオードからの光を所定方向に放射する反射体は、前記複数のパッケージ電極および基板部分に接合され、保持されている。前記反射体は、板状部材よりはむしろ、強度を有する枠体であることが望ましい。
【００３１】
前記上下電極型発光ダイオードは、下部電極と、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層と、前記層間に形成されている発光層と、前記半導体層の上に形成されている上部部分電極から構成されている。前記パッケージ上に形成されているパッケージ電極の一方は、前記上下電極型発光ダイオードの下部電極と接続されている。前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極は、たとえば、一部が板状または棒状の導電性接続部材（単数または複数）からなる金属部材によって、前記パッケージ電極の他方と接合されている。前記金属部材は、断面積および／または表面積を大きくすることにより、熱の発生が少なく、熱が発生しても、放熱性が良く、大電流、たとえば、３５０ｍｍＡ以上を流して、高輝度の上下電極型発光ダイオードから構成される発光装置を得ることができる。
【００３２】
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極および前記パッケージ電極の他方との接続は、ワイヤーボンディング用の金線を使用せずに、前記金属部材を使用するため、上下電極型発光ダイオードの発光層にワイヤーボンディングによって発生する振動および圧力が伝わらない。そのため、本発明の発光装置は、不良品の発生がきわめて少なくなる。前記金属部材および上下電極型発光ダイオードを載置するパッケージ電極は、光の反射、上下電極型発光ダイオードの放熱、大容量の電流を流す導電体の３つの役目を同時に果たすものである。
【００３３】
前記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間、前記パッケージ電極の他方と金属部材との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属部材との間をハンダによって接合する。前記ハンダは、たとえば、通常のハンダ以外に、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、好ましくは、金−錫共晶ハンダペースト等、あるいはインジウム系共晶ハンダを使用することができる。
【００３４】
（第２発明）
第２発明の発光装置におけるパッケージは、たとえば、スリットを設けることにより、互いに電気的に分離された複数の金属基板からなるパッケージ電極で構成されている。前記複数の金属基板は、反射体を接合することにより、パッケージが一体に保持されている。前記金属基板は、銅またはアルミニウム、あるいは、これらの合金等がある。前記分離されたパッケージ電極の間は、空間とするか、あるいは、必要に応じて、エポキシ樹脂系あるいはシリコーン樹脂系の熱硬化性絶縁材料を充填することができる。
【００３５】
（第３発明）
第３発明の発光装置におけるパッケージは、前記金属基板の代わりにセラミック基板が使用されている点、および複数のパッケージ電極となる電極部分が前記セラミック基板上に金または銀、あるいは、銅の表面に金および／または銀のメッキ等を施して、互いに分離されて形成されている点で、第２発明と異なっている。前記パッケージ電極は、前記セラミック基板上にできるだけ広く形成させることにより、大電流を流すことができるだけでなく、光の反射性および熱の放熱性を向上させることができる。
【００３６】
（第４発明）
第４発明の発光装置は、透明封止材料が反射体の内部に充填され、パッケージに形成された電極部分に接続された少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードを封止している。前記透明封止材料は、前記パッケージ電極および上下電極型発光ダイオードの電極部分の接合部を保持するための所定の強度を有し、熱応力を緩和できる程度の硬度にすることができる。前記パッケージに形成された電極部分は、前記上下電極型発光ダイオードの数および直列および／または並列によって数が異なる。
【００３７】
（第５発明）
第５発明の発光装置における金属部材は、金、銀、または銅、あるいは、前記銅の表面に金、銀、またはニッケルから選択された少なくとも１種のメッキが施されている。前記金属部材は、たとえば、２本のリボン状腕部またはリボン状金属線からなり、前記腕部の間に開口部が形成される。前記上下電極型発光ダイオードの発光層の側部から発射される光は、前記腕部の間に形成された開口部から上部に向かって放射できるようになっている。前記金属部材は、前記上下電極型発光ダイオードの発光層の側部からの光を上部に通し易い形状であれば、前記腕部の形状に限定されない。前記リボン状金属部材は、前記パッケージ電極に合った形状であり、電流を多く流すことができるだけでなく、電気抵抗が少なく発熱も少ない。また、前記金属部材は、表面積および／または断面積が大きいため、内部に発生した熱を速く放出することができる。
【００３８】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、第１発明から第５発明における反射体内部の上下電極型発光ダイオードを封止する透明封止材料の硬度がショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０のエラストマーを採用している。前記硬度を有する透明封止材料は、電極部分の一方から電極部分の他方に大きな電流を流した際に発生する熱の応力を吸収できる硬さになっている。
【００３９】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、第６発明の透明封止材料は、１液性または２液性の熱硬化型シリコーン系樹脂からなるエラストマータイプにすることができる。前記エラストマータイプの透明封止材料は、適度の硬度を有するため、前記上下電極型発光ダイオードに大電流（たとえば、３５０ｍｍＡ以上）を流しても、その発生する熱による応力を緩和させることができる。なお、前記透明封止材料は、前記反射体の内部に充填するとともに、前記金属基板に設けられたスリットにも同時に充填することができる。
【００４０】
（第８発明）
第８発明における発光装置は、第１発明から第７発明における蛍光体含有膜体が前記反射体の開口部の表面に設けられている。前記蛍光体含有膜体は、蛍光体の種類を変えることにより、前記上下電極型発光ダイオードから発射する光を所望の色に変換することができる。特に、前記上下電極型発光ダイオードは、青色または紫外光を発光するが、前記蛍光体含有膜体を変えるだけで容易に白色光または所望の色を得ることができる。
【００４１】
（第９発明）
第９発明における発光装置は、第１発明から第８発明における上下電極型発光ダイオードを窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードとしたものである。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、たとえば、下から下部電極、基板と、ｎ型窒化ガリウム系半導体層、量子井戸構造型活性層、ｐ型窒化ガリウム系半導体層、上部部分電極の順に形成されている。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、各電極と金属部材をハンダによって接合が容易にできるだけでなく、大電流（たとえば、３５０ｍＡ）を流しても放熱性が良く、高い輝度を得ることができる。
【００４２】
（第１０発明）
第１０発明の発光装置は、第１発明から第９発明の反射体が複数の電極に取り付けられるとともに、前記上下電極型発光ダイオードからの光を反射させる上方に向かって広がるほぼ筒状のものである。また、前記反射体は、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等の部材からなり、前記それぞれの電極部分に対応するように、樹脂系、ガラス系、ロウ材系の接着剤によって前記基板部分および電極部分に接合される。また、前記反射体の形状は、正方形、円形、楕円形、長方形等の形状からなる。前記反射体は、内部に少なくとも一つの前記上下電極型発光ダイオードが封止されるとともに、必要に応じて、透明封止材料が充填される。
【００４３】
（第１１発明）
第１１発明における発光装置の製造方法は、金属基板またはセラミック基板上に複数のパッケージ電極となる電極部分が形成されたパッケージに少なくとも一つの上下電極型発光ダイオードを接続するものである。前記上下電極型発光ダイオードは、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層からなる半導体層の間に活性層が形成されている。前記上下電極型発光ダイオードは、一方のパッケージ電極、上部部分電極、他方のパッケージ電極、金属部材、たとえば、リボン状、棒材、板状金属部材がそれぞれ接合される。前記電極部分の一方と前記下部電極との間、前記上部部分電極と前記金属部材との間、および前記金属部材と前記パッケージ電極部分の他方との間にそれぞれハンダが置かれた後、加熱されてこれらの間が接合される。
【００４４】
第１１発明の各部の接合は、ハンダによる接合であるため、ワイヤーボンディングのような圧力あるいは振動が前記上下電極型発光ダイオードの発光層に伝達されることがないため、信頼性の高い電気的接続および機械的接続が可能であり、前記発光層の経年変化に渡る損傷が発生しない。前記発光装置の製造方法は、基板、上下電極型発光ダイオード、金属部材、反射体、ハンダがチップ部品と同様に、たとえば、ロボットによって所定の位置に搬送され、熱が加えられてハンダ付けが行われ、発光装置が組み立てられるため、安価で量産に適している。
【実施例１】
【００４５】
図１（イ）から（ハ）は本発明の第１実施例で、（イ）はセラミック基板上のパッケージ電極に上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態図、（ロ）は（イ）の一部拡大図、（ハ）はパッケージ電極、金属部材、および上下電極型発光ダイオードの平面図である。図１（イ）から（ハ）において、第１実施例における発光装置は、セラミック基板１２と、前記セラミック基板１２上に形成された一対の互いに絶縁されて対向するように形成されたパッケージ電極１２２、１２３と、上下電極型発光ダイオード１１と、前記セラミック基板１２上に形成されたパッケージ電極１２２、１２３と前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１を接続する金属部材１５と、前記セラミック基板１２上に形成されたパッケージ電極１２２、１２３および前記セラミック基板１２に取り付けられた反射体１６とから少なくとも構成されている。
【００４６】
前記反射体１６は、上部に向かって広がるように傾斜した反射部分１６１を有するほぼ筒状体からなる。前記セラミック基板１２は、たとえば、グリーンシートを焼成することにより得られる。前記セラミック基板１２の表面には、互いに絶縁されたパッケージ電極１２２、１２３が、たとえば、金および／または銀によってメッキ処理される。前記セラミック基板１２および反射体１６は、円形、正方形、長方形、楕円形等、任意に変形することができる。
【００４７】
また、前記反射体１６の内部には、必要に応じて、透明封止樹脂が充填される。前記透明封止樹脂は、１液性または２液性の熱硬化型シリコーン樹脂からなるエラストマータイプにすることができる。前記エラストマータイプの樹脂の硬度は、ショアＡ（ゴムの硬さ）で１５から８５、好ましくは２０から８０のものを使用することが望ましい。
【００４８】
前記反射体１６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等、あるいは合成樹脂部材とすることができる。なお、前記合成樹脂部材からなる反射体１６は、反射面に金および／または銀のメッキ処理が必要である。また、前記反射体１６は、アルミナ系あるいはアルミナおよびガラスの複合系のセラミックス等の部材からなり、エポキシ樹脂系、ポリイミド樹脂系、ガラス系、ロウ材系の接着剤で前記パッケージ電極１２２、１２３に接合されている。
【００４９】
前記セラミック基板１２には、上下電極型発光ダイオード１１が収納できる収納凹部（図示されていない）を形成して、前記上下電極型発光ダイオード１１を設けることができる。前記セラミック基板１２上には、予めマスクにより、複数個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける複数組の対向するパッケージ電極１２２、１２３が金メッキまたは銀メッキ等により形成することができる。
【００５０】
前記金または銀メッキは、ハンダとの密着性を向上させるとともに、大きい電流を少ない抵抗で流すことができる。前記ハンダは、共晶ハンダとすることができる。前記パッケージ電極１２２、１２３は、絶縁部（図示されていない）を介して、前記セラミック基板１２のほぼ全面に形成され、端部に電源端子（図示されていない）が接続される。
【００５１】
前記セラミック基板１２の一方に形成されたパッケージ電極１２２、１２３は、前記上下電極型発光ダイオード１１の下部電極（図示されていない）と、たとえば、共晶ハンダにより接合される。前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１は、金属部材１５により、前記セラミック基板１２に形成されたパッケージ電極１２２、１２３と、たとえば、共晶ハンダにより接続される。前記上下電極型発光ダイオード１１および導電性接続部材１５が存在していないセラミック基板１２の表面には、後述する反射体１６の内部に相当する領域に銀メッキ１６２、１６３が施され、上下電極型発光ダイオード１１の発光を効率良く反射させることができる。
【００５２】
図１（ハ）において、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１は、目字状に開口部１１３を有し、この部分から光を効率良く照射する。前記開口部１１３の形状は、目字状以外に、日字状、ロ字状、コ字状等、各種変形が可能である。また、金属部材１５は、たとえば、２本の接続部１５１を有し、前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１の一部に接続されている。前記２本の接続部１５１は、前記上下電極型発光ダイオード１１の側部１１４から発射された光を上方に照射し易いような形状になっている。
【００５３】
また、前記金属部材１５は、セラミック基板１２上に形成されているパッケージ電極１２３と接続される。前記金属部材１５は、前記上部部分電極１１１および前記セラミック基板１２と、たとえば、共晶ハンダにより接続される。前記共晶ハンダによる接合は、互いに金および／または銀メッキを施すことにより、接合強度を強くすることができる。
【実施例２】
【００５４】
図２は本発明の第２実施例で、上下電極型発光ダイオードをセラミック基板上に取り付けた他の例を説明するための断面図である。図２において、セラミック基板２２は、上下電極型発光ダイオード１１の厚さにほぼ等しい凸部２２３が成形されている。金属部材２５は、たとえば、金属製板材または棒状部材であり、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、セラミック基板２２に形成されたパッケージ電極２１４とを水平に接続している。
【００５５】
なお、前記セラミック基板２２は、たとえば、正方形の１０ｍｍ×１０ｍｍで、前記上下電極型発光ダイオード１１の大きさは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、あるいは０．５ｍｍ×０．５ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。
【００５６】
図３（イ）および（ロ）は本発明のパッケージ集合体を説明するための図である。図３（イ）および（ロ）において、マトリクス状に上下電極型発光ダイオードが配置されたセラミック基板２２は、絶縁部を介して、銀メッキ層（導電膜）２１４、２１５が形成されている。前記絶縁部は、前記反射体１６の中央部から偏心して設けられている。前記配置は、図示されていない上下電極型発光ダイオードを前記反射体１６の中心に配置でき、前記反射体１６の反射膜１６１から効率良く光を外部に照射できる。また、前記セラミック基板２２は、上下電極型発光ダイオードが取り付けられた後、たとえば、切断線２１２、２１３等により、それぞれが所望のパッケージ単位に分離される。
【００５７】
前記切断は、カッターで切る場合、金型でプレスする場合、あるいは予め割れ目（グリーンシートに設け、焼成する）があり、一個一個、または列毎に切断する場合がある。前記セラミック基板２２は、それぞれの上下電極型発光ダイオードの電極および前記金属部材２５が配置される位置にパッケージ電極として、金および／または銀メッキ層２１４、２１５が形成される。
【００５８】
前記パッケージ電極（銀メッキ層）２１４、２１５は、図３において、象徴的に記載されており、実際の場合、大きく、前記セラミック基板２２の端部に達するように形成される。なお、第１実施例および第２実施例におけるセラミック基板１２、２２に設けられた凸部２２３または前記上下電極型発光ダイオード１１を収納する凹部（図示されていない）は、グリーンシートに予め成形し、焼成することにより作製される。
【実施例３】
【００５９】
図４（イ）から（ハ）は本発明の第３実施例で、（イ）は上下電極型発光ダイオードが取り付けられた発光装置の平面図、（ロ）は（イ）の断面図、（ハ）は発光装置の底面図である。図４（イ）から（ハ）において、第３実施例における発光装置は、セラミック基板４１と、上下電極型発光ダイオード１１と、金属部材４６と、複数の互いに分離された導電膜４７、４７′と、反射膜１６１が形成されている反射体１６とから少なくとも構成されている。
【００６０】
前記セラミック基板４１は、パッケージ電極となる導電膜４７、４７′が前記反射体１６の内部基部に形成されている。前記反射体１６は、前記セラミック基板４１、および導電膜４７、４７′と接着剤４５により一体に接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１は、金属部材４６によって、前記パッケージ電極４７′と接合される。
【００６１】
前記反射体１６は、上部に向かって広がるように傾斜した反射部分を有するほぼ筒状体からなる。前記導電膜４７、４７′は、表面を銀メッキした後に金メッキすることができる。前記セラミック基板４１、および反射体１６は、円形、正方形、長方形、楕円形等にすることができる。
【００６２】
また、前記接着剤４５は、たとえば、１液性または２液性のエポキシ系樹脂を主成分とした熱硬化性樹脂等によって前記セラミック基板４１、および反射体１６を一体に強固に固定することができる。
【００６３】
金属部材４６は、短冊状の金線、金線リボン、長方形の薄板からなる導電性接続部材であり、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と導電膜４７′との間を接合する。
【００６４】
前記金属部材４６は、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこれらの合金とすることができる。前記銅、アルミニウム、あるいはこれらの合金は、これらの表面に金、銀、またはニッケルから選択された少なくとも一種がメッキ処理される。前記金属部材４６は、板状、棒状、リボン状、短冊状とすることができる。また、前記金属部材４６は、複数の腕を有するようにすることができる。前記反射体１６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からなり、樹脂系、ガラス系、ロウ材系、これらの混合系等の接着剤で前記金属基板４１、セラミック基板４２、および導電膜４７に接合されている。また、反射体１６は、前記部材の他に、合成樹脂製とし、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。
【実施例４】
【００６５】
図５は本発明の第４実施例で、上下電極型発光ダイオードを金属基板上に取り付けた例を説明するための断面図である。図５において、金属基板５１２は、絶縁部材５１３を介して他の金属基板５１４に接合されている。上下電極型発光ダイオード１１は、下部電極１１２が一方の金属基板５１２に接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１は、たとえば、ほぼＬ字状に成形され、あるいは板状部材を曲げられた金属部材５２５によって、他方の金属基板５１４に接合される。
【００６６】
図６（イ）および（ロ）は本発明のパッケージ集合体を説明するための図である。図６（イ）および（ロ）において、マトリクス状に配置された上下電極型発光ダイオード用パッケージは、内部スリット６１１の位置が反射体１６の中央部から偏心して設けられている。
【００６７】
前記配置は、図示されていない上下電極型発光ダイオード１１を前記反射体１６（図１（ハ）参照）の中心に配置でき、前記反射体１６の反射膜１６１から効率良く光を外部に照射できる。また、前記上下電極型発光ダイオード用パッケージは、上下電極型発光ダイオード１１が取り付けられた後、発光装置の一方を押圧することにより、周囲スリット６１２、６１３の連続部分が折れて、パッケージ単位または複数個のパッケージ単位（図６（ロ）参照）として分離できる。
【実施例５】
【００６８】
図７は本発明の第５実施例で、パッケージ集合体の他の例を説明するための図である。図７において、金属基板７１は、ほぼマトリクス状に十字状の内部スリット７１１が反射体１６の中央部に設けられている。前記十字状の内部スリット７１１は、たとえば、空間、あるいは絶縁樹脂が予め充填される。前記絶縁樹脂は、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。前記上下電極型発光ダイオード用パッケージは、十字状の内部スリット７１１を挟んで、２個の上下電極型発光ダイオード（図示されていない）が並列に配置され、照度の高い発光装置に利用することができる。
【００６９】
前記十字状の内部スリット７１１の長さは、前記反射体１６の少なくとも一方の幅より長く、一部が突出するように配置される。前記反射体１６が取り付けられた金属基板７１は、パッケージとして出荷されて、上下電極型発光ダイオードおよび図示されていない金属部材（導電性接続部材）が接合されるとともに、前記反射体１６内に透明封止材料が充填されて、パッケージ集合体ができる。
【実施例６】
【００７０】
図８（イ）から（ハ）は、本発明の第６実施例で、金属基板に周囲スリットで囲まれた多数のパッケージ単位を説明するための図である。図８（イ）から（ハ）において、金属基板８１は、４本からなる周囲スリット８１３で囲まれたパッケージ単位８１１、８１１′がマトリクス状に設けられている。前記パッケージ単位８１１、８１１′は、前記金属基板８１の中央から偏心した位置に内部スリット８１２が成形されている。前記周囲スリット８１３は、端部どうしの間に僅かの連続部８１４（（ロ）および（ハ）参照）が存在しているため、発光装置が完成した後、僅かな押圧力により、パッケージ単位８１１、８１１′に分離することができる。
【００７１】
図８（イ）には、図を簡略化するために、２つの例が入っている。図８（イ）において、パッケージ単位は、左二列と右四列とで周囲スリット８１３に相違がある。前記左二列の例は、３本の周囲スリット８１３により内部スリット８１２が囲まれているとともに、もう一方の周囲スリット８１５が下部の周囲スリットと共通になっている。したがって、前記周囲スリット８１５の間隔は、図のものより狭くすることが可能である。
【実施例７】
【００７２】
図９は本発明の第７実施例で、金属基板に周囲スリットで囲まれた多数のパッケージ単位を説明するための異なる例からなる図である。図９において、第６実施例と異なるところは、金属基板９１の上二列と下三列が異なっている点にある。すなわち、上二列のパッケージ単位は、内部スリット９１２の周囲を３本の周囲スリット９１３で囲まれ、他方を横隣のパッケージ単位と共通の周囲スリット９１６としている。前記周囲スリット９１６は、前記金属基板９１の横方向の面積を少なくすることができる。
【００７３】
なお、第３実施例から第７実施例は、パッケージ単位の分割を周囲スリットのみにより説明してきたが、前記周囲スリットの代わりに周囲脆弱部とすることができる。また、前記周囲脆弱部は、周囲スリットと混合することも可能である。前記周囲脆弱部は、点状、または短い長さのスリットを多数、線状に連続して、前記パッケージ単位の回りに設けられる。さらに、前記周囲脆弱部は、スリットの代わりに凹部が前記パッケージ単位を囲むように成形される。前記凹部は、特別な機械を使用しなくても、僅かな押圧力により分割できる深さにする必要がある。
【００７４】
次に、本発明の発光装置を作製する方法について説明する。本発明における発光装置の製造方法は、前記上下電極型発光ダイオードを取り付ける位置に対応するように、金属基板に一列または複数列に多数の内部スリットおよび前記内部スリットを囲む周囲スリット（周囲脆弱部）等をパッケージ単位で形成する。前記内部スリット等は、たとえば、空間、あるいは絶縁材料が予め充填またはインサート成形される。前記絶縁材料は、エポキシ系樹脂あるいはセラミック等が使用できる。
【００７５】
次に、前記内部スリットにより形成される一対の電極部分は、必要に応じて、前記金属基板上に一列または複数列に上下電極型発光ダイオードを取り付ける位置に形成される。反射体は、少なくとも一方の幅が前記各スリットの長さより短く、前記各スリットに対応する前記金属基板に接合される。前記上下電極型発光ダイオードは、前記電極部分の一方に前記上下電極型発光ダイオードの下部電極を載置して接合される。
【００７６】
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と他方のパッケージ電極とを電気的に接続する導電性接続部材は、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と、前記パッケージ電極の他方とにハンダを介して載置された後、熱を加えることにより互いに接合される。次に、必要に応じて、エラストマータイプの透明封止材料は、前記上下電極型発光ダイオードおよび前記導電性接続部材の上から、前記反射体の内部に充填される。
【００７７】
その後、上下電極型発光ダイオード用パッケージ集合体は、前記各パッケージ単位で僅かな押圧を加えることにより、前記周囲スリット（周囲脆弱部）に沿って切断される。前記周囲スリット（周囲脆弱部）で分断された金属基板は、前記反射体を取り付けることにより、内部スリットがあっても、所定の強度を保持することができる。また、前記上下電極型発光ダイオード用パッケージ集合体は、分割された後に前記反射体に絶縁材料を充填することもできる。
【００７８】
前記方法により作製された発光装置は、たとえば、縦３ｍｍ、幅２０ｍｍ程度の大きさとすることにより、液晶表示装置の導光板用、あるいは広告表示装置等に応用できる。前記発光装置は、前記上下電極型発光ダイオードに定格３５０ｍＡ以上の電力を供給することができ、大型のものにも利用できる。
【実施例８】
【００７９】
図１０（イ）から（ハ）は本発明の第８実施例で、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属基板上に設けられた他方の電極部分とを接続する金属部材を説明するための断面図である。図１０（イ）において、金属基板１１１２には、上下電極型発光ダイオード１１を収納する収納凹部が設けられていない。前記収納凹部の代わりに、金属基板１１１４は、たとえば、プレスにより凸部１１１４１′と反対側に凹部１１１４１″が同時に成形される。一枚のほぼ水平な金属板部材、金属棒状部材、短冊状金線リボン等からなる金属部材１５は、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、他方の電極部分とが共晶ハンダにより接合される。
【００８０】
前記金属部材１５は、金および／または銀のメッキを施すことにより、共晶ハンダの接合強度を向上させるとともに、上下電極型発光ダイオード１１から発射される光を反射体等を介して、所望の方向に放射することができる。前記凸部１１１４１′および凹部１１１４１″は、必ずしも前記形状である必要がなく、単に金属部材１５を曲げるだけであっても良い。前記金線リボンは、たとえば、幅が０．１ｍｍから０．２ｍｍ、厚さが０．０２５ｍｍである。また、前記金線リボンは、前記屈曲接続片または前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と互いに接続し易い形状に容易に成形される。
【００８１】
図１０（ロ）において、金属部材１１２５１は、板状部材がほぼＬ字状に成形されて、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、金属基板１１１４に形成された他方のパッケージ電極部分（図示されていない）とを接続する。図１０（ハ）において、前記金属部材１１２５２は、一枚の板部材からなり、上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、金属基板１１１４に形成された他方のパッケージ電極部分（図示されていない）との段差を吸収するように折り曲げられている。
【００８２】
導電性接続部材１１２５２の形状は、段差を吸収するだけでなく、熱応力も吸収できるように、余裕をもった形状に曲げることができる。前記上下電極型発光ダイオード１１の大きさは、約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ程度であるため、前記上下電極型発光ダイオード１１を収納する収納凹部（図示されていない）を金属基板１１１２に成形するか、または前記導電性接続部材１１２５２の形状を加工するか、いずれであっても容易にできる。
【実施例９】
【００８３】
図１１は本発明の第９実施例で、スリットまたは反射体に絶縁材料を充填する方法を説明するための図である。図１１において、金属基板５１２、５１４は、スリット１０１３が成形され、反射体１６が接合された後、たとえば、取り外すことができる接着剤を塗布したフィルム１２４１が裏側に接着される。前記スリット１０１３には、エポキシ系樹脂等が充填される。その後、上下電極型発光ダイオードおよび金属部材等は、金属基板５１２、５１４の電極部分に取り付けられ、必要に応じて、上部から透明封止材料が充填される。
【００８４】
図１２は本発明の第９実施例の変形であり、スリットまたは反射体に絶縁材料を充填する方法を説明するための図である。図１２において、金属基板５１２、５１４は、スリット１０１３が成形され、反射体１６が接合された後、上下電極型発光ダイオード１１および金属部材１５等が取り付けられる。その後、前記金属板５１２、５１４は、たとえば、取り外すことができる接着剤を塗布したフィルム１２４１が裏側に接着される。その後、前記反射体１６およびスリット１３の内部には、エポキシ系樹脂等が充填される。
【００８５】
図１３は本発明における発光装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。図１３において、ストリップ状または短冊状の金属基板は、図示されていない、基台上を連続して加工できるように供給される（ステップ１３１１）。前記金属基板は、上下電極型発光ダイオードを取り付ける位置に対応するように、一列または複数列に互いに絶縁された内部スリットおよび分割用の周囲スリット等が成形される（ステップ１３１２）。電極部分は、前記内部スリットの両側に金および／または銀メッキ等のメッキ処理により形成される（ステップ１３１３）。前記金および／または銀メッキは、電極部分のみではなく、上下電極型発光ダイオードの反射を考慮して反射体の内部全面（スリットの部分を除く）に渡るように形成される。
【００８６】
前記反射体は、前記金属基板に形成された電極部分の一方が中心になるように前記金属基板に接合される（ステップ１３１４）。前記上下電極型発光ダイオードは、一方の電極部分にハンダ、たとえば、ハンダペーストを配置し、また、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極の上および他方の電極部分に、前記ハンダを介して導電性接続部材が置かれる（ステップ１３１５）。この状態で、前記金属基板は、リフロー炉の中を通過させることにより、加熱処理が行われる（ステップ１３１６）。
【００８７】
その後、たとえば、金属基板の下部には、剥離が可能な接着剤が塗布されているフィルムを貼着する。前記上下電極型発光ダイオードが取り付けられた金属基板は、必要に応じて、減圧槽の内部に入れるか、または減圧状態にして、透明封止材料が反射体の上部から充填される。前記反射体内部の減圧は、前記透明封止材料に気泡が入らないようにでき、発光装置の品質を向上させることができる。
【００８８】
次に、前記金属基板は、特別な機械を使用することなく、たとえば、裏面に僅かな押圧力を加えることにより、溝または脆弱部に沿ってパッケージ単位に分割することができる（ステップ１３１７）。なお、前記発光装置の製造方法は、プレスおよび電子部品取付ロボットを主体としたラインで構成され、発光装置を一つずつ作製する場合、およびパッケージの集合体からなる発光装置のいずれをも作製することができる。
【実施例１０】
【００８９】
図１４（イ）から（ハ）は本発明の第１０実施例で、（イ）は窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードからなる発光装置の断面図、（ロ）は（イ）の平面図、（ハ）は窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部部分電極の形状を説明するための図である。図１４（イ）および（ロ）において、本実施例における発光装置は、金属基板５１２、５１４と、前記金属基板５１２と５１４との間に設けられているスリットおよび／または絶縁部材１０１３（１４２７）と、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１と、前記金属基板５１４と前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１４１１１を接続する金属部材１５と、前記金属基板５１２、５１４に取り付けられ、反射膜１６１が形成されている反射体１６と、前記反射体１６の開口部の表面に取り付けられた蛍光体含有膜体１４２５と、から少なくとも構成されている。また、必要に応じて、前記反射体１６の内部には、透明封止材料１４２６を充填することもできる。
【００９０】
図１４（ハ）は窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部部分電極１４１１１である。前記上部部分電極１４１１１は、後述する窒化ガリウム系発光層からの光を効率良く放射できるよにうに目字状の開口部１４１１３が形成されている。また、前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部部分電極１４１１１は、面積の大きい導通部分１４２１、１４２２が形成されている。前記導通部分１４２１、１４２２は、前記金属部材１５との接触面積を多くすることにより、大電流を流した場合に、接触不良および熱の発生を防止している。
【００９１】
図１５（イ）は金属基板の他の形状を説明するための断面図で、（ロ）は金属部材の他の断面図で、（ハ）はセラミック基板に窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードを取り付けた図で、（ニ）および（ホ）は本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードを説明するための図である。図１５（イ）において、金属基板５１２には、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１が、たとえば、共晶ハンダにより接合されている。
【００９２】
金属基板１５４４は、たとえば、プレス等により凸部またはＬ字状に成形される。たとえば、ほぼ水平な２本の腕を有する金属部材１５４５は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、電極部分の他方と共晶ハンダにより接合される。前記金属部材１５４５は、金および／または銀のメッキを施すことにより、共晶ハンダによる接合強度を向上させるとともに、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の側部から発射される光を乱反射させて反射体等を介して、所望の方向に放射できるようになっている。
【００９３】
図１５（ロ）において、金属部材１５４５１は、板状部材を一部でほぼＬ字状に折り曲げて成形され、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１１１と、金属基板１５１４に形成された電極部分の他方（図示されていない）とを接合する。また、図１５（ハ）は基板がセラミックからなる例である。セラミック基板１５４６は、上部に電極部分の一方１５４６１が一方の電源（図示されていない）に接続できるように、また、電極部分の他方１５４６２が他方の電源（図示されていない）に接続できるように形成されている。前記電極部分の一方１５４６１は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の下部電極１１２と共晶ハンダにより接合される。前記電極部分の他方１５４６２は、前記金属部材１５４５２と共晶ハンダにより接合される。
【００９４】
前記金属基板１５４４の成形または前記金属部材１５４５１、１５４５２の成形は、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１と電極部分の他方との段差を吸収するようになっている。前記金属部材の形状は、段差を吸収するだけでなく、熱応力も吸収できる形状に曲げることができる。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の大きさは、約１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ程度であるため、前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１を収納する収納凹部、または前記金属部材１５４５１、１５４５２の形状のいずれを加工するのも容易である。
【００９５】
図１５（ニ）において、本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１は、下部電極１１２、前記下部電極１１２の上に形成された基板１１３−４、前記基板１１３−４の上に形成されたｎ型窒化ガリウム系半導体層１１３−３、前記ｎ型窒化ガリウム系半導体層１１３−３の上に形成された量子井戸構造型活性層１１３−２、前記量子井戸構造型活性層１１３−２の上に形成されたｐ型窒化ガリウム系半導体層１１３−１、前記ｐ型窒化ガリウム系半導体層１１３−１の上に形成された上部部分電極１１１とから少なくとも構成されている。
【００９６】
本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１の特徴は、前記半導体層からの光が前記上部部分電極１１１の開口部から放射できる点にある。本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード１１は、上部部分電極１１１と金属部材１５４５、１５４５１、１５４５２とが直接接合されても、これらの間に共晶ハンダを置いた後、リフロー炉を通過させるだけであるため、ワイヤーボンダー等の振動および圧力により窒化ガリウム系発光層１１３を損傷したり、あるいは、接続部分に熱が発生することも少ない。
【００９７】
また、上下電極型発光ダイオードは、導電性基板を用いて製造する方法と、半導体を成長させた仮の基板を用いる製造する方法がある。前記導電性基板を用いる方法は、たとえば、図１５（ニ）に示すように、前記導電性基板の上に、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に下部電極を形成して製造される。
【００９８】
前記仮の基板を用いる方法は、たとえば、図１５（ホ）に示すように、サファイア基板等の仮の基板上に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を積層し、前記ｐ型半導体層の上に新たな導電性基板を接合したり、メッキ処理等で導電性の金属基板を形成したりした後、前記仮の基板を削除し、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や金属基板に下部電極を形成して製造されている。前記図１５（ホ）に示す実施例は、発光層１１３−２を挟んで、ｎ型半導体層１１３−１′およびｐ型半導体層１１３−３′が逆に積層されている。
【実施例１１】
【００９９】
図１６（イ）から（ニ）は本発明の第１１実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。図１６（イ）から（ニ）において、一つの金属基板ユニットは、長方形の金属基板１６３１と、二つのほぼ正方形の金属基板１６３２−１、１６３２−２とから構成され、間にスリット１６１７−１、１６１７−２が設けられ、互いに絶縁されている。前記金属基板１６３１には、たとえば、一つの上下電極型発光ダイオード１６３３−１の下部電極（図示されていない）が共晶ハンダ等により接合されている。
【０１００】
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極は、導電性接続部材１６３４−１を介して金属基板１６３２−１に共晶ハンダ等により接合されている。また、金属基板１６３２−２の上部に上下電極型発光ダイオード１６３３−２の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１６３３−２の上部部分電極は、導電性接続部材１６３４−２を介して金属基板１６３１に接合されている。すなわち、上下電極型発光ダイオード１６３３−１と１６３３−２は、直列および／または並列に接続することができる。
【０１０１】
図１６に示された発光装置は、二つの上下電極型発光ダイオード１６３３−１、１６３３−２からの光をリフレクタ１６３６の反射面、金属基板１６３１、１６３２−１、１６３２−２、導電性接続部材１６３４−１、１６３４−２等によって前方に照射する。前記リフレクタ１６３６は、これまでの実施例における反射体と同じものであり、通常、枠体から構成されている。
【０１０２】
図１７は２個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。図１７において、金属板１６４１は、枠１６４２の中に３個の金属基板１６３１、１６３２−１、１６３２−２からなる金属基板ユニットが多数脆弱部からなるリード部１６４３によって前記枠１６４２または他の金属基板に接続されている。前記金属基板１６３１、１６３２−１、１６３２−２は、複数個の空間部１６４４によって周囲が囲まれている。
【０１０３】
前記空間部１６４４は、少なくとも一つの脆弱部からなるリード部１６４３が設けられており、前記枠１６４２または他の金属基板に接続されている。前記脆弱部からなるリード部１６４３は、前記空間部１６４４の開口率を大きくするために、細く、かつ、バラバラにならない最低限必要な部分のみとし、一つまたは複数の発光装置として容易に分離できるようになっている。
【実施例１２】
【０１０４】
図１８（イ）から（ニ）は本発明の第１２実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。図１８（イ）から（ニ）において、一つの金属基板ユニットは、異なる大きさの四つの四角形からなる金属基板１６５１−１、１６５１−２、１６５１−３、１６５１−４とから構成され、間にスリット１６１７−１、１６１７−２、１６１７−３、１６１７−４が設けられ、互いに絶縁されている。前記金属基板１６５１−４には、たとえば、一つの上下電極型発光ダイオード１６５３−１の下部電極（図示されていない）が共晶ハンダ等により接合されている。
【０１０５】
前記上下電極型発光ダイオード１６５３−１の上部部分電極は、導電性接続部材１６５４−１を介して金属基板１６５１−１に共晶ハンダ等により接合されている。また、金属基板１６５１−２の上部には、上下電極型発光ダイオード１６５３−２の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１６５３−２の上部部分電極は、導電性接続部材１６５４−２を介して金属基板１６５１−３に接続されている。
【０１０６】
さらに、金属基板１６５１−３の上部には、上下電極型発光ダイオード１６５３−３の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１６５３−３の上部部分電極は、導電性接続部材１６５４−３を介して金属基板１６５１−４に接続されている。すなわち、上下電極型発光ダイオード１６５３−２、１６５３−３、１６５３−１は、直列に接続されている。
【０１０７】
図１８に示された発光装置は、三つの上下電極型発光ダイオード１６５３−１、１６５３−２、１６５３−３からの光をリフレクタ１６５６の反射面および／または金属基板１６５１−１、１６５１−２、１６５１−３、１６５１−４、導電性接続部材１６５４−１、１６５４−２、１６５４−３によって前方に照射する。なお、前記上下電極型発光ダイオードは、３個の例が示されているが、２個にして並列接続した発光装置とすることもできる。
【０１０８】
図１９は３個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。図１９において、金属板１６６１は、枠１６５６の中に４個の金属基板１６５１−１、１６５１−２、１６５１−３、１６５１−４からなる金属基板ユニットが多数脆弱部からなるリード部１６６３によって前記枠１６５６または他の金属基板に接続されている。
【０１０９】
前記金属基板１６５１−１、１６５１−２、１６５１−３、１６５１−４は、複数個の空間部１６６４によって周囲が囲まれている。前記空間部１６６４は、少なくとも一つの脆弱部からなるリード部１６６３が設けられており、前記枠１６５６または他の金属基板に接続されている。前記脆弱部からなるリード部１６６３は、前記空間部１６６４の開口率を大きくするために、細く、かつ、バラバラにならない最低限必要な部分のみとし、一つの発光装置として容易に分離できるようになっている。
【実施例１３】
【０１１０】
図２０（イ）から（ニ）は本発明の第１３実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。図２０（イ）から（ニ）において、一つの金属基板ユニットは、異なる大きさの五つの四角形からなる金属基板１６７１−１、１６７１−２、１６７１−３、１６７１−４、１６７１−５とから構成され、間にスリット１６１７−１、１６１７−２、１６１７−３、１６１７−４、１６１７−５が設けられ、互いに絶縁されている。前記金属基板１６７１−４には、たとえば、一つの上下電極型発光ダイオード１６７３−３の下部電極（図示されていない）が共晶ハンダ等により接合されている。
【０１１１】
前記上下電極型発光ダイオード１６７３−３の上部部分電極は、導電性接続部材１６７４−３を介して金属基板１６７１−５に共晶ハンダ等により接合されている。また、金属基板１６７１−５の上部には、上下電極型発光ダイオード１６７３−４の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１６７３−４の上部部分電極は、導電性接続部材１６７４−５を介して金属基板１６７１−３に接続されている。
【０１１２】
さらに、金属基板１６７１−３の上部には、上下電極型発光ダイオード１６７３−２の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。前記上下電極型発光ダイオード１６７３−２の上部部分電極は、導電性接続部材１６７４−２を介して金属基板１６７１−２に接合されている。金属基板１６７１−２の上部には、上下電極型発光ダイオード１６７３−１の下部電極が共晶ハンダ等により接合されている。
【０１１３】
前記上下電極型発光ダイオード１６７３−１の上部部分電極は、導電性接続部材１６７４−１を介して金属基板１６７１−１に接合されている。すなわち、上下電極型発光ダイオード１６７３−３、１６７３−４、１６７３−２、１６７３−１は、直列に接続されている。図２０に示された発光装置は、四つの上下電極型発光ダイオード１６７３−３、１６７３−４、１６７３−２、１６７３−１からの光をリフレクタ１６７６の反射面および／または金属基板１６７１−１、１６７１−２、１６７１−３、１６７１−４、１６７１−５、導電性接続部材１６７４−３、１６７４−５、１６７４−２、１６７４−１等によって前方に照射する。なお、前記上下電極型発光ダイオードの数および接続方法は、任意に変えることができる。
【０１１４】
図２１は４個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。図２１において、金属板１６８１は、枠１６７６の中に５個の金属基板１６７１−１、１６７１−２、１６７１−３、１６７１−４、１６７１−５からなる金属基板ユニットが多数の脆弱部からなるリード部１６８３によって前記枠１６７６または他の金属基板に接続されている。
【０１１５】
前記金属基板１６７１−１、１６７１−２、１６７１−３、１６７１−４、１６７１−５は、複数個の空間部１６８４によって周囲が囲まれている。前記空間部１６８４は、少なくとも一つの脆弱部からなるリード部１６８３が設けられており、前記枠１６７６または他の金属基板に接続されている。前記脆弱部からなるリード部１６８３は、前記空間部１６８４の開口率を大きくするために、細く、かつ、バラバラにならない最低限必要な部分のみとし、一つの発光装置として容易に分離できるようになっている。
【比較例】
【０１１６】
従来例の金線を超音波で接続した窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードと、共晶ハンダと金属部材とによって接合した本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードとを比較する。従来例は、径が３０μｍの金線２本を用い、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部部分電極とパッケージ電極の他方を超音波ワイヤーボンディングで接続したワイヤボンダの超音波振動および圧力により、発光不良の不良品が約１０％発生した。さらに、３５０ｍＡを通電した場合、約４％の通電異常による焼けが発生した。本発明の実施例では、接続工程および３５０ｍＡから５００ｍＡの通電においても、不良品の発生がなかった。
【０１１７】
また、長期のオンオフ通電試験（３０秒周期のオンオフで１０００時間）において、従来例による発光装置は、１０％から１５％の割合で、ワイヤボンダーで生じた微妙な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（従来例の場合）と金リボン（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オード上部部分電極とパッケージ電極とを接合している金線および金リボンの中央部を引っ張り、徐々に力を増加した。直径３０μｍの金線１本の引張試験では、１１グラムの力の時、金線は、接合部付近で切れた。この場合、接合部近傍に弱点があることが判った。金線の直径を２５μｍにすると、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。金リボン（幅２００μｍ、厚さ２５μｍ）の場合は、１００グラムから１５０グラムの力の時に、金リボンは引張った部分で切断された。
【０１１８】
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。
（１）発光ダイオードに接続する金属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接続部材を使用できる。
（２）ハンダによる金属部材の接続のため、接続強度のバラツキが少ない（たとえば、金リボンを使用した場合、引張試験において接合部近傍ではなく、金リボン自体が切断される）。
（３）断面積の大きな金属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）ワイヤボンディングによる接続と異なり、金属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。
【０１１９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許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、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上下電極、金属基板、金属部材等の接続は、ハンダ、ハンダペースト、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード、金属基板ユニット、リフレクタ、接着剤、公知または周知のものを使用することができる。
【０１２０】
また、本発明は、発光ダイオードとして、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードで説明したが、次のようなものを含む。たとえば、アルミニウムガリウムヒ素（赤外線・赤）、ガリウムヒ素リン（赤・橙・黄）、インジウム窒化ガリウム／窒化ガリウム／アルミニウム窒化ガリウム（橙・黄・緑・青・紫・紫外）、リン化ガリウム（赤・黄・緑）、セレン化亜鉛（緑・青）、アルミニウムインジウムガリウムリン（橙・黄橙・黄・緑）、酸化亜鉛（近紫外）等がある。前記発光装置は、たとえば、ＣＲＥＥ社、ＳｅｍｉＬＥＤｓ社、ＯＳＲＡＭ社、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｌｅｄｓ社等で作製されている。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】（イ）から（ハ）は本発明の第１実施例で、（イ）はセラミック基板上のパッケージ電極に上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態図、（ロ）は（イ）の一部拡大図、（ハ）はパッケージ電極、金属部材、および上下電極型発光ダイオードの平面図である。（実施例１）
【図２】本発明の第２実施例で、上下電極型発光ダイオードをセラミック基板上に取り付けた他の例を説明するための断面図である。（実施例２）
【図３】（イ）および（ロ）は本発明のパッケージ集合体を説明するための図である。
【図４】（イ）から（ハ）は本発明の第３実施例で、（イ）は上下電極型発光ダイオードが取り付けられた発光装置の平面図、（ロ）は（イ）の断面図、（ハ）は発光装置の底面図である。（実施例３）
【図５】本発明の第４実施例で、上下電極型発光ダイオードを金属基板上に取り付けた例を説明するための断面図である。（実施例４）
【図６】（イ）および（ロ）は本発明のパッケージ集合体を説明するための図である。
【図７】本発明の第５実施例で、パッケージ集合体の他の例を説明するための図である。（実施例５）
【図８】（イ）から（ハ）は、本発明の第６実施例で、金属基板に周囲スリットで囲まれた多数のパッケージ単位を説明するための図である。（実施例６）
【図９】本発明の第７実施例で、金属基板に周囲スリットで囲まれた多数のパッケージ単位を説明するための異なる例からなる図である。（実施例７）
【図１０】（イ）から（ハ）は本発明の第８実施例で、上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属基板上に設けられた他方の電極部分とを接続する金属部材を説明するための断面図である。（実施例８）
【図１１】本発明の第９実施例で、スリットまたは反射体に絶縁材料を充填する方法を説明するための図である。（実施例９）
【図１２】本発明の第９実施例の変形であり、スリットまたは反射体に絶縁材料を充填する方法を説明するための図である。
【図１３】本発明における発光装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。
【図１４】（イ）から（ハ）は本発明の第１０実施例で、（イ）は窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードからなる発光装置の断面図、（ロ）は（イ）の平面図、（ハ）は窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部部分電極の形状を説明するための図である。（実施例１０）
【図１５】（イ）は金属基板の他の形状を説明するための断面図で、（ロ）は金属部材の他の断面図で、（ハ）はセラミック基板に窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードを取り付けた図で、（ニ）および（ホ）は本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードを説明するための図である。
【図１６】（イ）から（ニ）は本発明の第１１実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。（実施例１１）
【図１７】２個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。
【図１８】（イ）から（ニ）は本発明の第１２実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。（実施例１２）
【図１９】３個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。
【図２０】（イ）から（ニ）は本発明の第１３実施例であり、（イ）は金属基板の平面図、（ロ）および（ハ）は上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材、およびリフレクタ等を取り付けた状態の断面図、（ニ）は一つの発光装置の底面図である。（実施例１３）
【図２１】４個の上下電極型発光ダイオードを取り付ける金属基板ユニットが多数連結されている発光ダイオードパッケージ連結体を説明するための図である。
【図２２】（イ）は従来の上下電極型発光ダイオードからなる発光装置を説明するための断面図、（ロ）は平面図、（ハ）は上下電極型発光ダイオードの拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１１・・・上下電極型発光ダイオード（窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオード）
１１１・・・上部部分電極
１１２・・・下部電極
１１３−１・・・ｐ型窒化ガリウム半導体層
１１３−２・・・量子井戸構造活性層
１１３−３・・・ｎ型窒化ガリウム半導体層
１１４・・・側部
１２、４２・・・セラミック基板
１２３、１６３、４７・・・導電膜
１５、２５、４６、５２５・・・金属部材
１５１・・・接続部（腕部）
１６１・・・反射膜（反射部分）
１６２、１６３・・・金および／または銀メッキ
４１、５１２、５１４・・・金属基板
４５・・・接着剤
５１３・・・スリットおよび／または絶縁部材
【図１】
2008258567.tif 000003
【図２】
2008258567.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】
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【図８】
2008258567.tif 000010
【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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