【手続補正書】
【提出日】平成19年10月1日(2007.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】    発光ダイオード及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、
スルーホール基板のスルーホールが金属で充填されて、前記スルーホールの上に前記発光素子の裏側の電極の一方が接続され、前記スルーホール基板の前記スルーホールとは絶縁された導電性パターンに前記発光素子の裏側の電極の他方が接続されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】  前記スルーホールの内部は配線材料と異なる金属材料で充填されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】  前記金属材料はハンダであることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】  フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、
前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルムの上に互いに離して形成された２つの導電性の箔とを具備し、
前記２つの導電性の箔に前記発光素子の裏側の電極がそれぞれ接続され、前記２つの導電性の箔のうち一方が前記一方のリードと電気的に接続され、前記２つの導電性の箔のうち他方が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項５】  フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、
前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルムの上に形成された導電性の箔とを具備し、
前記発光素子の裏側の電極の一方が前記導電性の箔に接続され、前記発光素子の裏側の電極の他方が前記一方のリードに接続され、前記導電性の箔が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項６】  前記一方のリードによって凹型の反射鏡が形成され、前記発光素子が前記反射鏡の底面に位置していることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】  前記スルーホール基板の一部または前記１対のリードの一部と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面としたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の発光ダイオード。
【請求項８】  前記光放射面は凸レンズであることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】  発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの一部に導電性の箔が貼り付けられた絶縁性のフィルムを貼り付ける工程と、
前記一方のリードをプレス加工して前記絶縁性のフィルムの前記導電性の箔の一方の端が中央部に位置する凹型の反射鏡とし、前記反射鏡の凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する工程と、
前記凹型の反射鏡の中央部において、前記導電性の箔の端に前記発光素子の裏側の電極の一方を接続する工程と、
前記一方のリードに前記発光素子の裏側の電極の他方を接続する工程と、
前記導電性の箔の他方の端を前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続する工程と
を具備することを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１０】  前記１対のリードの一部と前記反射鏡と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面とする工程を付加したことを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】  前記光放射面は凸レンズであることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子が裏面の電極によってリードと電気的接続をとる所謂フリップチップ型の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」とも略する。）に関するものである。なお、本明細書中ではＬＥＤチップそのものは「発光素子」と呼び、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ樹脂またはレンズ系等の光学装置を含む発光装置全体を「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」と呼ぶこととする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧａＮ系発光素子のように片面にアノードとカソードの両方の電極を備えた発光素子をマウントする際には、電極（透明電極）側を下にしてツェナーダイオードを介してマウントする、所謂フリップチップ構造によって発光ダイオードを構成していた（ＷＯ９８−３４２８５）。
【０００３】
かかる従来の発光ダイオードの一例について、図６を参照して説明する。図６は従来の発光ダイオードの発光素子のマウント部分の構成を示す断面図である。図６に示されるように、この発光ダイオード５１においては、ＧａＮ系の発光素子５２に電力を供給する１対のリード５３ａ，５３ｂのうち一方のリード５３ａによって反射鏡５３ｃが形成され、この反射鏡５３ｃの底面にツェナーダイオード５４が銀ペーストによってマウントされている。ツェナーダイオード５４の上面には、２種類の電極５４ａ，５４ｂが形成されており、これらの電極５４ａ，５４ｂの上に金バンプ５５ａ，５５ｂによって発光素子５２の下面の２種類の電極が接続されるとともに、発光素子５２がマウントされている。ツェナーダイオード５４の上面の一方の電極５４ｂには、ワイヤ５６がボンディングされて他方のリード５３ｂと電気的に接続されている。このようにして、ツェナーダイオード５４の上にフリップチップ構造によって発光素子５２がマウントされて、１対のリード５３ａ，５３ｂによって電力を供給されて発光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる発光ダイオード５１においては、発光素子５２がツェナーダイオード５４を介して一方のリード５３ａ上にマウントされているため放熱性が悪く、このため発光素子５２が高温になって発光効率が低下し、素子寿命も短くなるという問題点があった。また、図６に示されるように発光素子５２の周囲に反射鏡５３ｃを構成しても、ツェナーダイオード５４のために発光素子５２から反射鏡５３ｃが離れてしまい、十分な光学特性を得ることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮される発光ダイオード及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、スルーホール基板のスルーホールが金属で充填されて、前記スルーホールの上に前記発光素子の裏側の電極の一方が接続され、前記スルーホール基板の前記スルーホールとは絶縁された導電性パターンに前記発光素子の裏側の電極の他方が接続されているものである。
【０００７】
かかる構成のＬＥＤにおいては、スルーホール基板の導電性パターンが細かく精密なものが作れるため、非常に間隔の狭い発光素子の裏側の２つの電極を、一方はスルーホールの上に、他方はスルーホールとは絶縁された導電性パターンの上に、確実に絶縁を保ちながら接続することができる。そして、スルーホールが金属で充填されているためにヒートシンクとしての役割を果たし、放熱性に優れたものとなるために、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【０００８】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【０００９】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記スルーホールの内部は配線材料と異なる金属材料で充填されているものである。
【００１０】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項２の構成において、前記金属材料はハンダであるものである。
【００１１】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上に互いに離して形成された２つの導電性の箔とを具備し、前記２つの導電性の箔に前記発光素子の裏側の電極がそれぞれ接続され、前記２つの導電性の箔のうち一方が前記一方のリードと電気的に接続され、前記２つの導電性の箔のうち他方が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されているものである。
【００１２】
かかる構成のＬＥＤにおいては、絶縁性フィルムが一方のリードの上に固定されているため、発光素子の裏側の電極は一方のリードと絶縁されている。そして、絶縁性フィルムの上に互いに離して形成された２つの導電性の箔に対して、発光素子の裏側の電極がそれぞれ接続され、更に、２つの導電性の箔はそれぞれ一方のリードと他方のリードとに電気的に接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。そして、発光素子は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００１３】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００１４】
請求項５の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上に形成された導電性の箔とを具備し、前記発光素子の裏側の電極の一方が前記導電性の箔に接続され、前記発光素子の裏側の電極の他方が前記一方のリードに接続され、前記導電性の箔が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されているものである。
【００１５】
かかる構成のＬＥＤにおいては、発光素子の裏側の電極の一方は絶縁性フィルムによって一方のリードと絶縁された導電性の箔に接続され、更に、導電性の箔は他方のリードにワイヤ等によって電気的に接続されている。これに対して、発光素子の裏側の電極の他方は、金バンプ等によって一方のリードに直接接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。そして、発光素子の一部は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して、他の部分は直接、一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００１６】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００１７】
請求項６の発明にかかる発光ダイオードは、請求項５の構成において、前記一方のリードによって凹型の反射鏡が形成され、前記発光素子が前記反射鏡の底面に位置しているものである。
【００１８】
かかる凹型の反射鏡によって、発光素子の発光面から水平方向に出射された光も発光面に対して略垂直方向に反射されて照射されるため、ＬＥＤとしての外部放射効率が向上する。そして、発光素子の裏側の電極の一方は絶縁性フィルムによって一方のリードと絶縁され、一方のリードよりなる反射鏡の縁まで伸びた導電性の箔に接続され、更に、導電性の箔は他方のリードにワイヤ等によって電気的に接続されている。これに対して、発光素子の裏側の電極の他方は、金バンプ等によって一方のリードに直接接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。したがって、ツェナーダイオードを介さずに発光素子が直接反射鏡の底面にマウントされているため、反射鏡としての役割を十分に果たすことができ、十分な光学特性を得ることができる。
【００１９】
更に、発光素子の一部は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して、他の部分は直接、一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００２０】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに反射鏡を形成することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、光学特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００２１】
請求項７の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記スルーホール基板の一部または前記１対のリードの一部と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面としたものである。
【００２２】
このように発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によってマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００２３】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率により優れたＬＥＤとなる。
【００２４】
請求項８の発明にかかる発光ダイオードは、請求項７の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００２５】
このように発光素子を光透過性材料で封止するとともに発光面側に凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。また、発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によってマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００２６】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。
【００２７】
請求項９の発明にかかる発光ダイオードの製造方法は、発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの一部に導電性の箔が貼り付けられた絶縁性のフィルムを貼り付ける工程と、前記一方のリードをプレス加工して前記絶縁性のフィルムの前記導電性の箔の一方の端が中央部に位置する凹型の反射鏡とし、前記反射鏡の凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する工程と、前記凹型の反射鏡の中央部において、前記導電性の箔の端に前記発光素子の裏側の電極の一方を接続する工程と、前記一方のリードに前記発光素子の裏側の電極の他方を接続する工程と、前記導電性の箔の他方の端を前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続する工程とを具備するものである。
【００２８】
この発光ダイオードの製造方法においては、一方のリードの上に導電性の箔が貼り付けられた絶縁性のフィルムを貼り付けた後に、一方のリードをプレス加工して凹型の反射鏡とし、フィルムと箔の一方の端を反射鏡の中央部に位置させるとともに、反射鏡の凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する。これによって、発光素子を反射鏡の中央部にマウントすることができるとともに、反射鏡の凹面に丸みをもたせることによって、プレス加工時に導電性の箔が切れてしまうのを確実に防止することができる。続いて、反射鏡の中央部において、導電性の箔の一方の端に発光素子の裏側の電極の一方を金バンプ等によって電気的に接続するとともに、発光素子の裏側の電極の他方を一方のリードに金バンプ等によって直接接続する。そして、導電性の箔の他方の端を他方のリードにワイヤ等で電気的に接続することによって、フリップチップ構造が形成される。
【００２９】
この発光ダイオードの製造方法によれば、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造で発光素子をマウントすることができ、また、発光素子の裏側の電極の一方を他方のリードと電気的に接続するための導電性の箔が、反射鏡形成時に切れてしまうのを確実に防止することができる。そして、凹型の反射鏡の中央部に発光素子をマウントすることによって、発光素子の発光面から水平方向に出射された光も発光面に対して略垂直方向に反射されて照射されるため、ＬＥＤとしての外部放射効率が向上する。
【００３０】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに丸みを帯びた凹面の反射鏡を形成することによって、発光素子の放熱性が良くなって発光効率、素子寿命に優れ、また十分な光学特性が得られるとともに電気的接続の信頼性の高いＬＥＤの製造方法となる。
【００３１】
請求項１０の発明にかかる発光ダイオードの製造方法は、請求項９の構成において、前記１対のリードの一部と前記反射鏡と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面とする工程を付加したものである。
【００３２】
このように発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によって反射鏡の中央部にマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなり、外部放射効率も向上する。
【００３３】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して光放射面を形成することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率により優れたＬＥＤの製造方法となる。
【００３４】
請求項１１の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１０の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００３５】
このように発光素子を光透過性材料で封止するとともに発光面側に凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。また、発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によって反射鏡の中央部にマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなり、外部放射効率も向上する。
【００３６】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤの製造方法となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【００３９】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ１は、ガラスエポキシ製の基板にスルーホール５が穿設され、さらに基板の上下面とスルーホール５の内面に銅箔からなる導電性パターン４がプリントされたスルーホール基板３の上に、ＧａＮ系の発光素子２がマウントされている。スルーホール５の内部は、金属としてのハンダ６で充填されている。このスルーホール５の上に、発光素子２の裏側の電極の一方が金バンプ７ａによって電気的に接続されている。一方、発光素子２の裏側の電極の他方が、スルーホール５と絶縁された側の導電性パターン４の上に金バンプ７ｂによって電気的に接続されている。
【００４０】
これを上から見ると、導電性パターン４の隙間４ａによって、スルーホール５上の金バンプ７ａと導電性パターン４上の金バンプ７ｂとの絶縁が確保されている。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。
【００４１】
このように、本実施の形態１のＬＥＤ１においては、従来のようにツェナーダイオードを介さずに、発光素子２の裏側の電極を金バンプ７ａ，７ｂによって直接スルーホール５及び導電性パターン４に接続してフリップチップ構造を形成しているために、スルーホール５とその中に充填されたハンダ６がヒートシンクの役割を果たして、極めて放熱性に優れたＬＥＤとなる。この結果、発光素子２が高温になって発光効率が低下することがなく高い発光効率が保たれ、素子寿命も長くなる。
【００４２】
また、互いに絶縁された導電性パターン４が基板の裏側にまで回り込んでプリントされているスルーホール基板３の上に発光素子２をマウントしたことによって、ＬＥＤ１はこのまま表面実装することができる。
【００４３】
このようにして、本実施の形態１のＬＥＤ１においては、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子２の特性が十分に発揮される。
【００４４】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は平面図である。なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
図２に示されるように、本実施の形態２のＬＥＤ１１が実施の形態１のＬＥＤ１と異なるのは、発光素子２及びスルーホール基板３の一部を光透過性材料としての透明エポキシ樹脂８で封止して、その発光面側を光放射面としての凸レンズ９とした点である。
【００４６】
このように発光素子２を透明エポキシ樹脂８で封止することによって、発光素子２から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、ＬＥＤ１１は外部放射効率が著しく向上する。また、発光素子２の発光面側に凸レンズ９の光放射面を設けることによって、発光素子２から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。更に、実施の形態１のＬＥＤ１と同様にこのまま表面実装することが可能である。
【００４７】
このようにして、本実施の形態２のＬＥＤ１１においては、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに透明エポキシ樹脂８で封止して凸レンズ９の光放射面を設けることによって、発光素子２の発光効率、素子寿命、及び外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。
【００４８】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について、図３を参照して説明する。図３は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図である。
【００４９】
図３に示されるように、本実施の形態３のＬＥＤ２１は、ＧａＮ系の発光素子２２に電力を供給する１対のリード２３ａ，２３ｂのうち一方のリード２３ａの上に、２枚の導電性の箔としての互いに離れた銅箔２５ａ，２５ｂが形成された絶縁性フィルム２４を貼り付けている。絶縁性フィルム２４の厚さは約１００μｍ、銅箔２５ａ，２５ｂの厚さは約２０μｍである。このように絶縁された２枚の銅箔２５ａ，２５ｂに、発光素子２２の裏側の２つの電極が、それぞれ金バンプ２６ａ，２６ｂによって接続されている。そして、銅箔２５ａの表面が一方のリード２３ａとワイヤ２７ａによってボンディングされることによって電気的に接続され、銅箔２５ｂの表面が他方のリード２３ｂとワイヤ２７ｂによってボンディングされることによって電気的に接続される。このようにして、発光素子２２がフリップチップ構造によって、一方のリード２３ａの上にマウントされる。
【００５０】
そして、光透過性材料としての透明エポキシ樹脂２８によって、発光素子２２、１対のリード２３ａ，２３ｂの一部、絶縁性フィルム２４、銅箔２５ａ，２５ｂ、金バンプ２６ａ，２６ｂ、ワイヤ２７ａ，２７ｂが封止されて、発光素子２２の発光面側即ち上側に光放射面としての凸レンズ２９が形成される。
【００５１】
このように発光素子２２を透明エポキシ樹脂２８で封止することによって、発光素子２２から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、ＬＥＤ２１は外部放射効率が著しく向上する。また、発光素子２２の発光面側に凸レンズ２９の光放射面を設けることによって、発光素子２２から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。
【００５２】
このようにして、本実施の形態３のＬＥＤ２１においては、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに透明エポキシ樹脂２８で封止して凸レンズ２９の光放射面を設けることによって、発光素子２２の発光効率、素子寿命、及び外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。
【００５３】
実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は発光素子のマウント部分の周辺を拡大して示す部分拡大平面図である。
【００５４】
図４（ａ）に示されるように、本実施の形態４のＬＥＤ３１は、ＧａＮ系の発光素子３２に電力を供給する１対のリード３３ａ，３３ｂのうち一方のリード３３ａの先端に、導電性の箔としての銅箔３５のパターンが形成された絶縁性フィルム３４を貼り付けている。絶縁性フィルム３４の厚さは約１００μｍ、銅箔３５の厚さは約２０μｍである。この銅箔３５の上に発光素子３２の裏側の電極の一方のみが載るように、金バンプ３６ｂによって発光素子３２が接続される。発光素子３２の裏側の電極の他方は、金バンプ３６ａによって一方のリード３３ａの上に直接接続される。そして、銅箔３５の表面が他方のリード３３ｂとワイヤ３７によってボンディングされることによって電気的に接続される。このようにして、発光素子３２がフリップチップ構造によって、一方のリード３３ａの上にマウントされる。
【００５５】
図４（ｂ）に示されるように、このマウント部分を上から見ると、発光素子３２の裏側の２つの電極は、絶縁性フィルム３４によって作られる隙間３４ａによって確実に絶縁が保たれている。また、本実施の形態４のＬＥＤ３１は、実施の形態３のＬＥＤ２１のように２枚の銅箔を用いずに、発光素子３２の裏側の電極の他方は金バンプ３６ａによって一方のリード３３ａの上に直接接続されているため、発光素子３２の発光層で発した熱は絶縁性フィルムを介さず直接一方のリード３３ａに逃がされる。さらに、構造がより簡単であり、また製造が容易である。これによって、ＬＥＤ３１の低コスト化を図ることができる。
【００５６】
そして、光透過性材料としての透明エポキシ樹脂３８によって、発光素子３２、１対のリード３３ａ，３３ｂの一部、絶縁性フィルム３４、銅箔３５、金バンプ３６ａ，３６ｂ、ワイヤ３７が封止されて、発光素子３２の発光面側即ち上側に光放射面としての凸レンズ３９が形成される。
【００５７】
このように発光素子３２を透明エポキシ樹脂３８で封止することによって、発光素子３２から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、ＬＥＤ３１は外部放射効率が著しく向上する。また、発光素子３２の発光面側に凸レンズ３９の光放射面を設けることによって、発光素子３２から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。
【００５８】
このようにして、本実施の形態４のＬＥＤ３１においては、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに透明エポキシ樹脂３８で封止して凸レンズ３９の光放射面を設けることによって、発光素子３２の発光効率、素子寿命、及び外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。
【００５９】
実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオード及びその製造方法についての全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は発光素子のマウント部分の周辺を拡大して示す部分拡大平面図である。
【００６０】
図５（ａ）に示されるように、本実施の形態５のＬＥＤ４１は、ＧａＮ系の発光素子４２に電力を供給する１対のリード４３ａ，４３ｂのうち一方のリード４３ａの先端に長めに絶縁性フィルム４４を貼り付け、その上に導電性の箔としての銅箔４５を貼り付けている。絶縁性フィルム４４の厚さは約１００μｍ、銅箔４５の厚さは約２０μｍである。
【００６１】
ここで、一方のリード４３ａをプレス加工して凹型の反射鏡４３ｃを形成し、絶縁性フィルム４４と銅箔４５の一方の端を反射鏡４３ｃの中央部に位置させるとともに、反射鏡４３ｃの凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する。これによって、発光素子４２を反射鏡４３ｃの中央部にマウントすることができるとともに、反射鏡４３ｃの凹面に丸みをもたせることによって、プレス加工時に銅箔４５が切れてしまうのを確実に防止することができる。続いて、反射鏡４３ｃの中央部において、銅箔４５の一方の端に発光素子４２の裏側の電極の一方を金バンプ４６ｂによって接続するとともに、発光素子４２の裏側の電極の他方を一方のリード４３ａに金バンプ４６ａによって直接接続する。そして、銅箔４５の他方の端を他方のリード４３ｂにワイヤ４７でボンディングして電気的に接続することによって、フリップチップ構造が形成される。
【００６２】
そして、光透過性材料としての透明エポキシ樹脂４８によって、発光素子４２、１対のリード４３ａ，４３ｂの一部、反射鏡４３ｃ、絶縁性フィルム４４、銅箔４５、金バンプ４６ａ，４６ｂ、ワイヤ４７が封止されて、発光素子４２の発光面側即ち上側に光放射面としての凸レンズ４９が形成される。
【００６３】
このように発光素子４２を透明エポキシ樹脂４８で封止することによって、発光素子４２から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、ＬＥＤ４１は外部放射効率が著しく向上する。また、発光素子４２の発光面側に凸レンズ４９の光放射面を設けることによって、発光素子４２から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。更に、凹型の反射鏡４３ｃの中央部に発光素子４２をマウントすることによって、発光素子４２の発光面から水平方向に出射された光も発光面に対して略垂直方向に反射されて照射されるため、外部放射効率がより一層向上する。
【００６４】
このようにして、本実施の形態５のＬＥＤ４１においては、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに透明エポキシ樹脂４８で封止して凸レンズ４９の光放射面を設けることによって、発光素子４２の発光効率、素子寿命、及び外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。更に、凹型の反射鏡４３ｃを形成することによって外部放射効率がより一層向上する。
【００６５】
上記実施の形態２〜５においては、発光素子及び１対のリードの一部等を光透過性材料としての透明エポキシ樹脂で封止した場合について説明したが、実施の形態１で示したように必ずしも樹脂封止しなくても良い。また、透明エポキシ樹脂により形成される光放射面を凸レンズとした場合について説明したが、光放射面としては、平坦面を始めとして他にも種々の形状とすることができる。
【００６６】
更に、上記各実施の形態においては、封止材料としての光透過性材料として透明エポキシ樹脂を使用した例について説明したが、その他にも透明シリコン樹脂を始めとして、硬化前の流動性、充填性、硬化後の透明性、強度等の条件を満たすものであれば、どのような光透過性材料を用いても良い。
【００６７】
発光ダイオードのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等、及び発光ダイオードの製造方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、スルーホール基板のスルーホールが金属で充填されて、前記スルーホールの上に前記発光素子の裏側の電極の一方が接続され、前記スルーホール基板の前記スルーホールとは絶縁された導電性パターンに前記発光素子の裏側の電極の他方が接続されているものである。
【００６９】
かかる構成のＬＥＤにおいては、スルーホール基板の導電性パターンが細かく精密なものが作れるため、非常に間隔の狭い発光素子の裏側の２つの電極を、一方はスルーホールの上に、他方はスルーホールとは絶縁された導電性パターンの上に、確実に絶縁を保ちながら接続することができる。そして、スルーホールが金属で充填されているためにヒートシンクとしての役割を果たし、放熱性に優れたものとなるために、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００７０】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００７１】
請求項２の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１の構成において、前記スルーホールの内部は配線材料と異なる金属材料で充填されているものである。
【００７２】
請求項３の発明にかかる発光ダイオードは、請求項２の構成において、前記金属材料はハンダであるものである。
【００７３】
請求項４の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上に互いに離して形成された２つの導電性の箔とを具備し、前記２つの導電性の箔に前記発光素子の裏側の電極がそれぞれ接続され、前記２つの導電性の箔のうち一方が前記一方のリードと電気的に接続され、前記２つの導電性の箔のうち他方が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されているものである。
【００７４】
かかる構成のＬＥＤにおいては、絶縁性フィルムが一方のリードの上に固定されているため、発光素子の裏側の電極は一方のリードと絶縁されている。そして、絶縁性フィルムの上に互いに離して形成された２つの導電性の箔に対して、発光素子の裏側の電極がそれぞれ接続され、更に、２つの導電性の箔はそれぞれ一方のリードと他方のリードとに電気的に接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。そして、発光素子は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００７５】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００７６】
請求項５の発明にかかる発光ダイオードは、フリップチップ型の発光素子を備える発光ダイオードであって、前記発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの上面に固定された絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの上に形成された導電性の箔とを具備し、前記発光素子の裏側の電極の一方が前記導電性の箔に接続され、前記発光素子の裏側の電極の他方が前記一方のリードに接続され、前記導電性の箔が前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続されているものである。
【００７７】
かかる構成のＬＥＤにおいては、発光素子の裏側の電極の一方は絶縁性フィルムによって一方のリードと絶縁された導電性の箔に接続され、更に、導電性の箔は他方のリードにワイヤ等によって電気的に接続されている。これに対して、発光素子の裏側の電極の他方は、金バンプ等によって一方のリードに直接接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。そして、発光素子の一部は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して、他の部分は直接、一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００７８】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成することによって、発光素子の特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００７９】
請求項６の発明にかかる発光ダイオードは、請求項５の構成において、前記一方のリードによって凹型の反射鏡が形成され、前記発光素子が前記反射鏡の底面に位置しているものである。
【００８０】
かかる凹型の反射鏡によって、請求項３に記載の効果に加えて、発光素子の発光面から水平方向に出射された光も発光面に対して略垂直方向に反射されて照射されるため、ＬＥＤとしての外部放射効率が向上する。そして、発光素子の裏側の電極の一方は絶縁性フィルムによって一方のリードと絶縁され、一方のリードよりなる反射鏡の縁まで伸びた導電性の箔に接続され、更に、導電性の箔は他方のリードにワイヤ等によって電気的に接続されている。これに対して、発光素子の裏側の電極の他方は、金バンプ等によって一方のリードに直接接続されている。これによって、発光素子の裏側の電極が一方のリードと他方のリードとにそれぞれ電気的に接続される。このようにして、フリップチップ構造が形成されている。したがって、ツェナーダイオードを介さずに発光素子が直接反射鏡の底面にマウントされているため、反射鏡としての役割を十分に果たすことができ、十分な光学特性を得ることができる。
【００８１】
更に、発光素子の一部は極めて薄い絶縁性フィルムと導電性の箔を介して、他の部分は直接、一方のリードの上に載っているため、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００８２】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに反射鏡を形成することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、光学特性が十分に発揮されるＬＥＤとなる。
【００８３】
請求項７の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記スルーホール基板の一部または前記１対のリードの一部と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面としたものである。
【００８４】
このように発光素子を光透過性材料で封止することによって、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の効果に加えて、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によってマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００８５】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率により優れたＬＥＤとなる。
【００８６】
請求項８の発明にかかる発光ダイオードは、請求項７の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００８７】
このように発光素子を光透過性材料で封止するとともに発光面側に凸レンズの光放射面を設けることによって、請求項５に記載の効果に加えて、発光素子から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。また、発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によってマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなる。
【００８８】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤとなる。
【００８９】
請求項９の発明にかかる発光ダイオードの製造方法は、発光素子に電力を供給する１対のリードのうち一方のリードの一部に導電性の箔が貼り付けられた絶縁性のフィルムを貼り付ける工程と、前記一方のリードをプレス加工して前記絶縁性のフィルムの前記導電性の箔の一方の端が中央部に位置する凹型の反射鏡とし、前記反射鏡の凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する工程と、前記凹型の反射鏡の中央部において、前記導電性の箔の端に前記発光素子の裏側の電極の一方を接続する工程と、前記一方のリードに前記発光素子の裏側の電極の他方を接続する工程と、前記導電性の箔の他方の端を前記１対のリードのうち他方のリードに電気的に接続する工程とを具備するものである。
【００９０】
この発光ダイオードの製造方法においては、一方のリードの上に導電性の箔が貼り付けられた絶縁性のフィルムを貼り付けた後に、一方のリードをプレス加工して凹型の反射鏡とし、フィルムと箔の一方の端を反射鏡の中央部に位置させるとともに、反射鏡の凹面が角張らず丸みを帯びるように加工する。これによって、発光素子を反射鏡の中央部にマウントすることができるとともに、反射鏡の凹面に丸みをもたせることによって、プレス加工時に導電性の箔が切れてしまうのを確実に防止することができる。続いて、反射鏡の中央部において、導電性の箔の一方の端に発光素子の裏側の電極の一方を金バンプ等によって接続するとともに、発光素子の裏側の電極の他方を一方のリードに金バンプ等によって直接接続する。そして、導電性の箔の他方の端を他方のリードにワイヤ等で電気的に接続することによって、フリップチップ構造が形成される。
【００９１】
この発光ダイオードの製造方法によれば、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造で発光素子をマウントすることができ、また、発光素子の裏側の電極の一方を他方のリードと電気的に接続するための導電性の箔が、反射鏡形成時に切れてしまうのを確実に防止することができる。そして、凹型の反射鏡の中央部に発光素子をマウントすることによって、発光素子の発光面から水平方向に出射された光も発光面に対して略垂直方向に反射されて照射されるため、ＬＥＤとしての外部放射効率が向上する。
【００９２】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに丸みを帯びた凹面の反射鏡を形成することによって、発光素子の放熱性が良くなって発光効率、素子寿命に優れ、また十分な光学特性が得られるとともに電気的接続の信頼性の高いＬＥＤの製造方法となる。
【００９３】
請求項１０の発明にかかる発光ダイオードの製造方法は、請求項９の構成において、前記１対のリードの一部と前記反射鏡と前記発光素子とを光透過性材料で封止するとともに、前記光透過性材料の前記発光素子の発光面側を光放射面とする工程を付加したものである。
【００９４】
このように発光素子を光透過性材料で封止することによって、請求項７に記載の効果に加えて、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によって反射鏡の中央部にマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなり、外部放射効率も向上する。
【００９５】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して光放射面を形成することによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率により優れたＬＥＤの製造方法となる。
【００９６】
請求項１１の発明にかかる発光ダイオードは、請求項１０の構成において、前記光放射面は凸レンズであるものである。
【００９７】
このように発光素子を光透過性材料で封止するとともに発光面側に凸レンズの光放射面を設けることによって、請求項８に記載の効果に加えて、発光素子から発せられた光が集光されて外部放射されるため、光学特性に優れたものとなる。また、発光素子を光透過性材料で封止することによって、発光素子から放射される光量は封止されていない場合の約２倍になるため、外部放射効率が著しく向上する。そして、発光素子はツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造によって反射鏡の中央部にマウントされているために、極めて放熱性に優れたものとなり、発光効率も高く保たれ、素子寿命も長くなり、外部放射効率も向上する。
【００９８】
このようにして、ツェナーダイオードを用いることなくフリップチップ構造を形成するとともに光透過性材料で封止して凸レンズの光放射面を設けることによって、発光素子の発光効率、素子寿命、外部放射効率、集光特性により優れたＬＥＤの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】  図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】  図３は本発明の実施の形態３にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図である。
【図４】  図４（ａ）は本発明の実施の形態４にかかる発光ダイオードの全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は発光素子のマウント部分の周辺を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図５】  図５（ａ）は本発明の実施の形態５にかかる発光ダイオード及びその製造方法についての全体構造を示す縦断面図、（ｂ）は発光素子のマウント部分の周辺を拡大して示す部分拡大平面図である。
【図６】  図６は従来の発光ダイオードの発光素子のマウント部分の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１  発光ダイオード
２，２２，３２，４２  発光素子
３  スルーホール基板
４  導電性パターン
５  スルーホール
６  金属
８，２８，３８，４８  光透過性材料
９，２９，３９，４９  光放射面（凸レンズ）
２３ａ，３３ａ，４３ａ  一方のリード
２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ  他方のリード
２４，３４，４４  絶縁性フィルム
２５ａ，２５ｂ，３５，４５  導電性の箔
４３ｃ  反射鏡