(57)【要約】【課題】本発明は、表面実装型発光ダイオードにおいて、発光素子の剥離等が起こらず、十分な信頼性を保ちつつも、大電流の投入にも耐えうるように放熱性が良好で、また、発光ダイオードの厚さ方向に縮小されたセパレート配線による表面実装型発光ダイオードを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の表面実装型発光ダイオードは、パッケージ１凹部の内部に発光素子３が載置されるリード電極２ａがパッケージ１の長手方向に並置して置かれ、ワイヤボンディング用のリード電極２ｂは、前記リード電極２ａの外側の、パッケージ１の長手方向の端部に配される。各発光素子３は、異なるリード電極２ａ上に載置され、各発光素子３及び各リード電極２ａ間には、樹脂からなるパッケージ１の凹部底面６が露出され、パッケージ１凹部内に充填されたモールド部材５と密着している。また発光素子３は、各々が電気的に独立して外部と接続される。【選択図】　図１
2004071675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と前記発光素子が載置される金属部材と、前記金属部材を凹部形状の底面に備えるパッケージと前記凹部形状の内部を封止する封止樹脂とを有する表面実装型発光ダイオードであって、
前記複数の発光素子が載置される金属部材は、１つの発光素子が載置される複数の領域からなり、隣接する前記領域間には前記パッケージの凹部形状の底面が露出しており、前記露出部が前記封止樹脂と接してい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】
前記複数の発光素子は少なくとも、赤色、緑色および青色発光を呈するものからなり、前記緑色発光を呈する発光素子及び／又は青色発光を呈する発光素子は、絶縁性の基板上に窒化ガリウム系半導体層が形成されたものであり、絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】
前記複数の発光素子は、前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項４】
前記パッケージの凹部形状の底面には、前記複数の発光素子が載置される金属部材とは別に、発光素子と電気的に接続される金属部材が複数形成されており、前記発光素子と電気的に接続される金属部材は、前記発光素子並置方向のパッケージの端部にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項５】
前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されている発光素子のうち少なくともいずれか一方の最外部に位置する発光素子は、前記絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されている緑色発光を呈する発光素子及び／又は青色を呈する発光素子からなり、該発光素子と隣接する発光素子は、前記最外部に位置する発光素子が載置された金属部材と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３乃至４に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項６】
前記最外部に位置する発光素子と隣接する発光素子は、該発光素子の電極を接触面として金属部材に載置されてなることを特徴とする請求項５に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項７】
前記最外部に位置する発光素子と隣接する発光素子は、該発光素子の絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されてなることを特徴とする請求項５に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項８】
前記発光素子と電気的に接続される金属部材は、前記複数の発光素子の各々が独立して外部と電気的に接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至７に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項９】
前記金属部材は前記パッケージの同一面から外部へ突出していることを特徴とする請求項１乃至８に記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項１０】
前記外部へ突出した金属部材は、前記パッケージの突出面に沿って交互に反対方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項９に記載の表面実装型発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は各種インジケーター、ディスプレイ、光プリンターの書き込み光源および液晶のバックライト用光源などに利用可能な発光素子を用いた発光装置に関し、特に発光装置の薄型化や、信頼性および量産性の向上を図った発光装置の構成に係わるものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、小型・薄型化を目的として、表面実装型の発光装置がランプ型の発光装置に代わって多く使用されるようになっている。
この表面実装型の発光装置は、パッケージの内部に発光素子（ＬＥＤダイス）が設けられ、そのパッケージは、発光素子の正負の電極がそれぞれ接続される正および負の電極が一体成形されている。尚、このパッケージにおいて、金属部材である、正および負のリード電極は、パッケージの接合面の両端でその接合面に沿って内側に折り曲げられてなり、その内側に折り曲げられた部分ではんだ付けされるように構成されている。
【０００３】
また、携帯電話に用いられるバックライト等においては、さらなる薄型化が求められており、光源として用いられる表面実装型発光ダイオードについても小型にするため、サイドビュータイプと呼ばれる、載置基板面、あるいは筐体の底面に対して、平行（水平）方向へ発光可能な表面実装タイプの発光ダイオードが用いられるようになってきている。
【０００４】
特に液晶のバックライト等の光源として、複数個の発光素子を１つのパッケージ内部に載置させ、それぞれの発光の混色によって白色等の発光を得る場合、それぞれの発光素子の載置箇所を確保するため、発光ダイオードのパッケージは、単色発光素子のみを載置した発光ダイオードと比較して、大きくならざるをえない。そのため、図５に示すように、各発光素子３を同一リード電極２ａ上に載置させることで、発光ダイオードのパッケージ１の小型化を図ろうとしている。しかしながら、各発光素子３を、同じリード電極２ａに載置すると、それぞれの発光素子３の発光時に生じる熱の放熱経路が、同一のものとなってしまい、熱を外部へ十分導くことができず、熱がパッケージ内部のリード電極２ａにこもってしまう。そのため、発光素子自体の劣化や寿命の低下を引き起こすことに加え、周辺の樹脂にも影響を与え、樹脂の劣化に起因する恐れが生じる。
【０００５】
また、放熱性を良くしようとして、リード電極２ａの面積を大きくすると、発光素子３の光軸ずれや剥離を引き起こす可能性が生じる。リード電極２ａ上に配される発光素子３は、封止するために設けられたモールド部材５とも接しているが、モールド部材５と金属材料からなるリード電極２は、異なる熱膨張係数を有することから、熱による膨張や収縮の割合がそれぞれ大きく異なり、発光素子３はそれぞれの影響を受ける。このような理由により、上記したような発光素子３のリード電極２ａからのずれや剥離を生じる。
【０００６】
また、各素子がアノードあるいはカソードのいずれかに依存している配線形態によって接続されている場合が多く、特に異なる発光色を有する素子を用いる場合、各素子の電流調整を行う際に、他の素子の特性も考慮に入れ調整する必要が生じ、困難になる。さらに実装基板側で自由な配線が組めず、用途が制限されてしまうことになる。
【０００７】
そこで本発明は、より大きい電流にも耐え、十分に高い信頼性を有し、また、電流調整等の取り扱いが容易であり、且つ歩留まり良く生産することが可能な発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる発光ダイオードは、複数の発光素子と前記発光素子が載置される金属部材と、前記金属部材を凹部形状の底面に備えるパッケージと前記凹部形状の内部を封止する封止樹脂とを有する表面実装型発光ダイオードであって、前記複数の発光素子が載置される金属部材が、１つの発光素子が載置される複数の領域からなり、隣接する前記領域間には前記パッケージの凹部形状の底面が露出しており、前記露出部が前記封止樹脂と接していることを特徴とする。
【０００９】
上記のように形成された発光ダイオードは、各発光素子３が、それぞれが異なるリード電極（金属部材）２ａ上に載置されるため、各発光素子３から発生する熱は、異なった放熱経路を伝導して外部へ逃がされるので、より高輝度に発光させるために大電流を流す際においても、熱が滞ることがないため放熱性が良好なものとなる。
【００１０】
また、各発光素子が載置される、それぞれのリード電極２ａの面積が小さいものとなるため、パッケージ凹部（凹部形状）底面６の、樹脂の露出面積が大きくなり、後に封止するために充填され、樹脂からなるモールド部材５の接触面積が増し、代わりにモールド部材５と金属からなるリード電極２との接触面積が小さくなるため、樹脂と金属の熱膨張係数の差による、発光素子３のリード電極２ａからの剥がれを防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる発光ダイオードは、前記複数の発光素子は少なくとも、赤色、緑色および青色発光を呈するものからなり、前記緑色発光を呈する発光素子及び／又は青色発光を呈する発光素子が、絶縁性の基板上に窒化ガリウム系半導体層が形成されたものであり、絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記のように赤色、緑色、および青色発光を有する素子３がパッケージ１内に搭載されることで、非常に色再現性の良好で高輝度な白色光と、多様な発光色が得られる。
【００１３】
本発明の請求項３に係わる発光ダイオードは、前記複数の発光素子が、前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されていることを特徴とする。
【００１４】
それぞれの発光素子を同一線上に配置することで、パッケージ１の短手方向には、発光素子３の１つを配置するのに適当なスペースを考慮すればよいため、パッケージ１の短手方向の長さをより短くすることができる。
【００１５】
本発明の請求項４に係わる発光ダイオードは、前記パッケージの凹部形状の底面には、前記複数の発光素子が載置される金属部材とは別に、発光素子と電気的に接続される金属部材が複数形成されており、前記発光素子と電気的に接続される金属部材が、前記発光素子並置方向のパッケージの端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１６】
ワイヤボンディング用のリード電極２ｂを、各発光素子３が設けられたリード電極２ａを外側から挟み込むように、発光素子３の並置方向（パッケージ１の長手方向）端部に形成されることで、パッケージ１の短手方向の長さが、発光素子３が載置されたリード電極２ａのみに依存することになるため、発光ダイオードの厚さ方向において、最大限の縮小が可能となる。その際、発光素子３の並置方向である長手方向の長さは、例えばバックライトの光源として用いられる場合、バックライトの厚みに直接的に関与しないことから、バックライトの薄型化に支障は生じない。
【００１７】
本発明の請求項５に係わる発光ダイオードは、前記パッケージの長手方向の同一線上に並置されている発光素子のうち少なくともいずれか一方の最外部に位置する発光素子が、前記絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されている緑色発光を呈する発光素子及び／又は青色を呈する発光素子からなり、該発光素子と隣接する発光素子は、前記最外部に位置する発光素子が載置された金属部材と電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
最外部に位置する発光素子が、絶縁性の基板を接触面としてリード電極２ａ上に置かれると、前記最外部の発光素子と隣りあう発光素子が、前記最外部の発光素子が載置されるリード電極２ａにワイヤボンディングすることができるため、リード電極２ｂがパッケージ１の端部に置かれる場合においても、リード電極２ｂにボンディングする必要がないため、ワイヤが長くならずに済み、工程上も容易に形成できる。
【００１９】
本発明の請求項６に係わる発光ダイオードは、前記最外部に位置する発光素子と隣接する発光素子が、該発光素子の電極を接触面として金属部材に載置されてなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７に係わる発光ダイオードは、前記最外部に位置する発光素子と隣接する発光素子が、該発光素子の絶縁性の基板を接触面として金属部材に載置されてなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項８に係わる発光ダイオードは、前記発光素子と電気的に接続される金属部材が、前記複数の発光素子の各々が独立して外部と電気的に接続されるように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
各素子が電気的に独立して外部電極と接続されていると、各素子それぞれに電流を流すことになるので、電流量は、素子ごとの駆動電圧等を配慮して電流調整すればよい。そのため、このようなセパレート配線からなるものは、コモンタイプの場合と比較して、色合わせ等が容易になる。また、発光ダイオードを用いる際において、実装基板側での回路設計が自由となり、用途範囲も広がる。
【００２３】
本発明の請求項９に係わる発光ダイオードは、前記金属部材が前記パッケージの同一面から外部へ突出していることを特徴とする。
【００２４】
発光素子３が載置されたリード電極２ａ及びワイヤボンディング用のリード電極２ｂをパッケージの同一面から外部へ突出させる（アウターリード２ｃ）ことで、リード電極数が多くなる場合においても、発光ダイオードが載置される実装基板と平行な光を出射することができるサイドビュータイプの発光ダイオードを得ることが容易となる。
【００２５】
本発明の請求項１０に係わる発光ダイオードは、前記パッケージの同一面から外部へ突出した金属部材が、前記パッケージの突出面に沿って交互に反対方向に折り曲げられていることを特徴とする。
【００２６】
パッケージ１の同一面から外部へ突出したリード電極２ｃが、突出した面の表面上に、交互に反対方向に折り曲げられることで、リード電極数が多くなる場合においてもバランス良く実装基板に載置でき、また、実装精度に対する十分な距離を設けることができるため、実装作業を行いやすくなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発光装置の各構成について詳述する。
（リード電極）
金属部材であるリード電極２は、鉄入り銅等の高熱伝導体を用いて構成することができる。また、リード電極２の表面に銀、アルミニウム、銅や金等の金属メッキを施すこともでき、また、リード電極２の表面は反射率を向上させるために平滑にすると好ましい。
【００２８】
パッケージ凹部に占めるリード電極２の面積の割合は、スペースの許す限り広く取る方が放熱性を高めることができ、配置される発光素子３の温度上昇を効果的に抑制することができるため、発光素子３の劣化の抑制や、発光素子３により多くの電流を投入することも可能になることによって、光出力も向上することが見込まれる。
【００２９】
しかしながら、金属材料からなるリード電極２を広く設けると、主に樹脂材料からなるモールド部材５と金属部材との熱膨張の割合が異なることから、これらの材料の間に存在する発光素子３は、それぞれの膨張や収縮に影響を受けることで、自らのずれや剥離を引き起こす。発光素子３がずれたり、剥がれたりすると、光軸も設計上の位置とは異なるものとなり、所望の発光を得ることができなくなる。また、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体からなる、青色発光を有する発光素子は、絶縁性材料のサファイア基板を用いていることから、同一面に正負の電極を形成しているため、上記した問題に留まるが、例えば、ガリウム砒素等を材料とし、赤色発光を有する発光素子においては、導電性材料を基板として用いることから、発光素子の両面において電極が形成されるため、発光素子のリード電極からの剥がれは、導通が取れず不灯となり、致命的な問題となる。
【００３０】
これらの問題を解決するため、本発明では、各々の発光素子３を異なるリード電極２ａ上に載置する。このような構成とすると、発光素子から生じた熱は、それぞれのリード電極２ａから外部へ伝導され、異なる放熱経路を有することから、非常に放熱性に富んだ発光ダイオードを得ることができる。また、各発光素子３が載置されるそれぞれのリード電極２ａの面積が小さくなることで、リード電極２ａとモールド部材５との接触面積が少なくなり、金属材料の膨張や収縮の影響が緩和される。さらに、各リード電極間には、樹脂からなるパッケージの、凹部底面６が露出されており、前記パッケージの凹部底面６の露出面積を多くすることで、樹脂同士の接着力をより強固なものとすることができるため、各発光素子３のリード電極２ａからのずれや剥離を防ぐことが可能となる。
【００３１】
各発光素子３が、それぞれが独立して外部電極と電気的に接続される、独立配線によって接続されると、発光素子３の載置基板側で直列、並列等、あらゆる配線パターンを選択可能であり、自由な回路設計ができる。また、独立配線の場合、載置されているそれぞれの素子の発光強度を微妙に調整することが容易であるため、フルカラーＬＥＤ等、異なった発光色を有する複数の素子を使用する際において特に好ましい。
【００３２】
上述内容を鑑みて、リード電極２は、例えば、０．１５ｍｍ厚の銅合金属からなる長尺金属板をプレスを用いた打ち抜き加工により各正負部分を形成する。パッケージと一体成形する際は、発光素子が配されるリード電極２ａとワイヤがボンデイングされるリード電極２ｂに分けられ、発光素子の個数や並べ方、配置可能なスペース等を考慮された上で、それぞれのリード電極が配される。各リード電極の形状は適宜選択できるが、発光素子３が載置されるリード電極２ａの方がワイヤボンデイングされるものと比較して、大面積で形成されると、作業工程上容易であり、発光による熱の伝導もスムーズに行われるようになり好ましい。また、図６の従来例のように、発光素子３が載置されるリード電極２ａとワイヤボンデイング用リード電極２ｂとを対にしてパッケージの上下方向に配置すると、バックライトの光源として用いた場合、バックライトの厚さ方向に、対になったリード電極が形成されることになるため、発光ダイオードは、実装基板に載置時において、バックライトの厚さ方向に大きくなる。
【００３３】
一方、図２のように、発光素子３が載置されるリード電極２ａをパッケージ１の長手方向に並置し、前記発光素子３が載置されるリード電極２ａを挟み込むようにして、発光素子３の並置方向のパッケージ端部に、ワイヤ用のリード電極２ｂを配すると、厚さ方向の長さをより短くできることから、バックライト等に用いる際、バックライトをより薄型にできることから好ましい。
【００３４】
また、上述のように、発光素子３を隣接する異なるリード電極２ａに載置し、ワイヤボンデイングのためのリード電極２ｂを発光素子３の並置方向（パッケージ１における長手方向）のパッケージ端部へ設けると、同一リード電極に複数あるいは全ての発光素子を載置させる場合と比較して、リード電極の配置が複雑にならないため、パッケージ１の横方向（長手方向）の縮小化も可能となる。
【００３５】
また、パッケージ１内に配置された複数のリード電極の端部２ｃ（アウターリード）を、パッケージ側面の同一面から外部へ取り出すと、特に各素子がそれぞれ電気的に独立して外部電極と接続される場合において、リード電極数が多くなっても、それらリード電極２ｃの突出面が実装基板載置面とすることができる。このような構成とすることで、図１に示すように、実装基板に対して、発光ダイオードの発光面が垂直に配され、実装面と平行な方向へ光を出射するサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードを得ることができる。
【００３６】
上記の発光ダイオードは、搭載される実装基板に対し平行方向（水平方向）の発光を得るために実装パッケージ１の発光面を実装基板に対し垂直方向に載置するという、取り付け方法で行うため、バックライトの厚さを発光ダイオードの有する高さと同等のものとすることができ、よりバックライトの薄型化を図ることができる。上述したように設けられたリード電極であると、パッケージの同一面から各リード電極２ｃを取り出す際も取り出しやすく、効果的にサイドビュータイプの発光ダイオードを得ることができる。
【００３７】
本実施の形態に用いられるサイドビュータイプの発光ダイオードは発光素子３と電気的に導通可能な正、負それぞれのリード電極端部２ｃを、パッケージ１の同一面から外部へ突出させ、前記パッケージ１の同一面から外部へ突出したリード電極２ｃを突出面に沿って、発光ダイオードの発光面方向および背面方向に向かって、交互に折り曲げ、パッケージ１におけるリード電極２ｃの突出面を実装基板に接続する。上記のような構成とすると、実装基板に安定性良く配置することができるため、好ましい。また、図２に示すように、安定性をより良くするために、導通されない金属部材２ｄをリード電極２ｃと同様の形状にして設けることもできる。このように発光素子３が載置されるリード電極２ａをそれぞれ別に設けることで、それらのリード電極２ａの外部へ突出した部分２ｃをほぼ同一の幅とすることができ、各ボンデイングワイヤ用のリード電極２ｂについても、前記発光素子を際置するリード電極２ａに準じて幅を決定することができるので、外部へ突出したそれぞれのリード電極２ｃの幅が一定となり、交互に折り曲げる際に、バランスが取れやすく、より安定性を高めることができる。
【００３８】
また、リード電極２ｃを交互に折り曲げることで、各リード間に、十分な距離を設けることができるため、基板に実装する際、実装精度に対し十分な余裕度を確保でき、電極間のショート等を防ぐことができる。
【００３９】
上記の構成とすることで、薄型化あるいは小型化されたサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードが得られ、さらに発光素子がそれぞれ異なるリード電極と電気的に接続されることから、発光ダイオードを実装する、実装基板側においての回路設計の自由度が非常に高いものとなる。
【００４０】
（パッケージ）
本実施の形態に用いられるパッケージ１は、材料にポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂やセラミックが用いられ、複数の正および負のリード電極２がインサートされて閉じられた金型内に、パッケージの下面側にあるゲートから溶融されたこれら材料を流し込み硬化させて形成される。また、パッケージ１を暗色系に着色させる着色剤としては、種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的な材料としては、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３やカーボンブラックといったものが挙げられる。パッケージ１からの光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色パッケージを構成させることができる。
【００４１】
パッケージ１は、発光素子３等から生じた熱の影響を受けた場合、モールド部材５との密着性を考慮して熱膨張係数の差の小さいものが好ましい。また、パッケージの凹部内の表面は、エンボス加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理してモールド部材との密着性を向上させることができる。
【００４２】
液晶のバックライト等について、薄型化が図られる場合、光源である発光ダイオードのパッケージについても小型化が望まれる。その際、バックライトの厚み方向となる部分のパッケージの長さ（パッケージ１の短手方向）は、できる限り小さくする必要があるため、特に複数個の発光素子を置く場合に、バックライトの幅方向にそれぞれの発光素子を並置できるように、矩形形状の発光面を有する直方体となるようパッケージ１が成形されると好ましい。パッケージ１の発光面の長手方向は、それぞれの発光素子３が個別に配される複数のリード電極２ａと、前記発光素子３が載置される複数のリード電極２ａを挟み込むようにパッケージ１の長手方向（バックライトの光源として配された場合における、バックライトの幅方向）の両端部にワイヤボンディングのためのリード電極２ｂとを、形成するために必要な長さとなるが、パッケージ１の発光面の短手方向は１つの発光素子３が載置可能なリード電極２ａが設けられるのみであるため、バックライトの厚さ方向における、光源の最大限の縮小が可能となる。
【００４３】
図４に示すように、発光素子３が載置されるリード電極２ａをそれぞれ独立して設けられているため、各リード電極間にはパッケージ凹部底面６が露出した状態となっている。後に充填されるモールド部材５は、前記パッケージの凹部底面６と接しており、パッケージ１およびモールド部材５は共に樹脂材料からなるので、それらの密着力は高いものとなる。リード電極２ａからの剥がれ等が懸念される発光素子３は、それぞれがパッケージ１およびモールド部材５の強固な接着部分の側にあることで、その信頼性は維持される。他方、リード電極２とモールド部材５との接着は、互いが異なる材料からなるため、パッケージ凹部底面６とモールド部材５とのそれと比較すると、密着力は弱いものとなるが、それらが接している表面積が大きいものではないため、リード電極２ａ上に接続された発光素子３は、むしろ前述したパッケージ凹部底面６とモールド部材５との密着性の影響をより強く被ることになる。
【００４４】
（発光素子）
本実施の形態に用いられる発光素子３は、パッケージの凹部底面６に形成された、リード電極２ａ上に配置され、前記発光素子３のｎ電極及び／又はｐ電極をワイヤボンディングによってリード電極２ｂに接続することにより、導通される。
【００４５】
発光素子３は、１つのリード電極上に複数個載置されるのではなく、それぞれのリード電極２ａ上に１つ配置されることで、各発光素子３の放熱経路を重複することなく形成できることから、それぞれの発光素子３から発生した熱を均等に放熱でき、放熱性が良好となる。載置される発光素子の個数は限定されないが、赤色、緑色、青色発光を有する発光素子からなると、白色発光等、多様な発光色が得られる。また、パッケージ内の同一線上に並置させることで、パッケージ短手方向の長さをより短くすることができるため、好ましい。
【００４６】
本発明に用いられる発光素子３は、例えば、サファイア基板上にｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順次に積層されるなど、ＭＯＣＶＤ法等によって基板にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。また、活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物および／またはＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。発光素子の発光波長は、その活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。
【００４７】
各発光素子の接合部材は、例えば青および緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂やシリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの、はんだや低融点金属等のろう材を用いることもできる。他方、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子では、両面に電極を形成することができるため、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングすることができる。
【００４８】
尚、本発明の発光ダイオードに用いられる発光素子３は、上記の例に限定されることなく適宜用いることができる。
【００４９】
（ワイヤ）
伝導性のワイヤ４としては、発光素子３の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性および熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは、０．５ｃａｌ／（Ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤ４の直径は、好ましくはΦ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤ４として具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤ４は、各発光素子３とワイヤボンデイング用のリード電極２ｂと、ワイヤボンディング機器によって容易に接続させることができる。
【００５０】
図１および図２に示されているように、パッケージの長手方向の同一線上に並置された発光素子３のうち、少なくともいずれか一方の最外部に位置する発光素子が、絶縁性の基板を接触面としてリード電極２ａに載置される場合において、前記最外部に位置する発光素子の隣りに載置される発光素子を電気的に接続するためにワイヤボンディングを行う際に、最外部の発光素子が載置されるリード電極２ａに対しボンディングを行うと、ワイヤを横方向にボンディングしやすいため、好ましい。また、他の素子を跨いでパッケージ１の長手方向の端部に形成されたリード電極２ｂにボンディングを行う必要がないため、信頼性が脅かされることもない。また、前記最外部に位置する発光素子の両電極が、リード電極２ｂとワイヤボンディングによって接続されることで、それぞれの素子が電気的に独立して外部電極と導通される。
【００５１】
（モールド部材）
前記の発光素子３を覆うように、パッケージ１の凹部内にモールド部材５として透光性樹脂が充填される。透光性樹脂は、外力、水分等から発光素子３を保護することができ、工程中あるいは保管中に透光性樹脂内に水分が含まれてしまった場合においては、１００℃で１４時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことことができるため、水蒸気爆発や、発光素子３とモールド部材５との剥がれによって生じる、色調のずれ等の弊害を防ぐことができる。
【００５２】
また、モールド部材５は、発光素子３からの光を効率よく外部に発するために、高い光の透過性が要求される。尚、発光素子３の電極とリード電極２ｂとをワイヤ４で接続する構造においては、ワイヤ４を保護する機能も有するものである。モールド部材５として用いられる透光性樹脂の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、ユリア樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、透光性樹脂に拡散剤を含有させることによって発光素子３からの指向性を緩和させ、視野角を増すこともできる。
【００５３】
また、本発明において、モールド部材５に蛍光物質を含有させることも可能である。蛍光物質は、発光素子３からの光を変換させるものであり、パッケージ１内に発光素子３を載置後モールドする際に蛍光物質を含有された樹脂を充填させることで、パッケージの外部へ出射される光を変換することができる。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：ＣｅやＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。本発明において、白色光を得る場合、特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用すると、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できるため好ましい。
【００５４】
本実施の形態では、パッケージの凹部底面６に、正または負のリード電極間の開口部に成形樹脂が露出するため、前記露出したパッケージの成形樹脂と、モールド部材５とが強固に接合され、モールド部材５とパッケージ１との接合力を高めることができ、また、リード電極２とモールド部材５との接触面積を小さくすることで、樹脂と金属材料との熱膨張および収縮の差による発光素子の剥がれやずれを抑制することができる。
【００５５】
【実施例】
本発明の発光ダイオードとして、図１の如きサイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードを形成する。
銀メッキした鉄入り銅板を金型で打ち抜き、所望の形状を有する金属部をパターン形成した後、前記金属板の上下を金型で挟み込み、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）を、前記金型内に注入し硬化させ、リード電極２と硬化した樹脂とが一体成形された表面実装型パッケージ（パッケージ１）を形成させる。パッケージ１は、発光素子３が配される開口部を有し、パッケージ凹部内には銀メッキした銅板パターンがリード電極２として配置されている。各発光素子３が載置されるリード電極２ａは、パッケージ凹部の中心部にそれぞれ並置され、前記したリード電極２ａを、パッケージの長手方向の両側から挟み込むように、ワイヤボンディング用のリード電極２ｂがパターン形成される。
【００５６】
一方、発光素子３として、主波長が約４７０ｎｍの青色発光を有するＩｎＧａＮ半導体、主波長が約５２５ｎｍの緑色発光を有するＩｎＧａＮ半導体、および主波長が約６３０ｎｍの赤色発光を有するＡｌＩｎＧａＮ／ＧａＡｓ半導体を用いる。これらの発光素子３を、前記リード電極２ａ上に、赤色発光を有する発光素子を中心に並置させる。各発光素子３とリード電極２ａのダイボンデイングは、まず素子の両面に電極が形成され、赤色発光を有する発光素子について、銀ペーストを用いて行う。赤色発光素子とリード電極を接合している銀ペーストが硬化後、サファイア基板を底面とする青色発光および緑色発光を有する発光素子のボンディングを、エポキシ樹脂を用いて行う。また、直径Φ１０μｍの金線からなる導電性ワイヤ４によって、各発光素子３に形成された電極とリード電極２ｂとの接続を行う。その後、パッケージ１の凹部内に、エポキシ樹脂からなるモールド部材５を充填し封止した後、硬化させる。モールド部材５の硬化後、金型にて外部へ突出したリード電極２ｃをパッケージ１のリード電極突出面に沿って、交互に折り曲げ、個品に分離する。このようにして高輝度および高出力でもって白色が発光可能な発光ダイオードが得られる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の発光ダイオードは、各発光素子をそれぞれ別のリード電極上に載置することで、発光素子から発光時に生じる熱を、別の経路を持たせて外部へ逃がすことができるため、大電流を投入する際においても、放熱性が良好であるため、発光素子の特性を保持し、モールド樹脂の劣化を抑制することができる。また、リード電極とモールド樹脂との接触面積を少なくできるため、リード電極からの発光素子の剥離やずれを防止することができることから、十分に信頼性の高い発光ダイオードを提供することができる。さらに、ワイヤボンディング用のリード電極を、前記発光素子の並置方向のパッケージ端部に配置し、それぞれのリード電極を同一面から外部へ突出させることで、突出面を実装面とすることができるため、サイドビュータイプの表面実装型発光ダイオードが得られ、且つ、リード電極数が多くなる独立配線によっても各素子を接続することができる。またさらに、交互に折り曲げることで外部へ突出したリード電極が多数存在する場合でも、安定性良く実装することができ、各リード電極の間隔が実装精度に対して十分なものとなり、ショート等の危険性を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態の表面実装型発光ダイオードを示す模式的断面図である。
【図５】従来例の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【図６】従来例の表面実装型発光ダイオードを示す模式図である。
【符号の説明】
１…パッケージ
２…リード電極（金属部材）
３…発光素子
４…ワイヤ
５…モールド部材
６…パッケージ凹部底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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