(57)【要約】【課題】  ＬＥＤチップを実装する基板やその周囲に反射用の加工や反射部材等を設けることなく、チップ本体に形成される電極部によって特定の方向に指向性を有した発光効果を得ることができると共に、小型且つ薄型のパッケージに収容可能な発光ダイオードチップを提供することである。【解決手段】  チップ本体１２と、このチップ本体１２の発光面１５ａに形成されるワイヤ１７の接続用の電極部１４とを備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ１１において、前記電極部１４によって発光面１５ａの全域を被覆すると共に、電極部１４に前記発光面１５ａの一部を露出させる開口部１６を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ本体と、このチップ本体の発光面に形成されるワイヤ接続用の電極部とを備えた発光ダイオードチップにおいて、
前記電極部によって発光面の全域を被覆すると共に、電極部に前記発光面の一部を露出させる開口部を設けたことを特徴とする発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記電極部は、前記開口部から出射される光の放射角度に応じて、その厚みを変えて形成される請求項１記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記電極部が複数の開口部を有して形成され、各開口部の高さが異なるように電極部の厚さが設定される請求項１記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記電極部には、前記開口部を避けた位置にワイヤ接続用の接合部が設けられる請求項１記載の発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記チップ本体は、その外周の少なくとも一部が遮光性部材で被覆される請求項１記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記遮光性部材は、フォトレジスト用の樹脂膜である請求項５記載の発光ダイオードチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性を備えた発光ダイオードチップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップは、図１７及び図１８に示すように、Ｎ層２ａ及びＰ層２ｂとのＰＮ接合によるチップ本体２と、このチップ本体２の両面にオーミック接触を取るための一対の電極部３，４とで形成されている。前記チップ本体２のＰＮ接合は、シリコン結晶基板を用いて液晶成長させることによって形成され、結晶体の内部構造は、目的とする発光波長、パワー、遮断周波数などによって異なる。このＬＥＤチップ１は、結晶体に拡散、蒸着などのプロセス工程を加えることによって製造される。
【０００３】
通常ＬＥＤチップ１は、一方の電極部３を電極パターンが形成された基板かリードフレームにマウント（ダイボンド）し、他方の電極部４からワイヤ７で前記基板の他の電極パターンに接続される。その後、保護のために透光性を有した樹脂材で封止し、パッケージ化される。このような構造のＬＥＤチップ１は、前記電極部４が形成されたチップ本体２の上面が発光面５となり、図１９に示すように、この発光面５からは無指向性の光が上方に向けて出射される。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、前記ＬＥＤチップを用いて構成される発光デバイスには正面方向に指向性を持たせるため、ＬＥＤチップを実装する部分の基板に凹部を形成し、その中にＬＥＤチップをマウントすることで前記凹部を反射面にしているものがある。また、他の構成例として、特許文献２に記載されているように、ＬＥＤチップの外周にカップ状の反射体を設けているものもある。
【０００５】
前記ＬＥＤチップを用いたデバイスとして、非接触で物体の有無を検出するフォトリフレクタやフォトインタラプタ等の小型薄型の光センサデバイスがある。この光センサデバイスは、同一基板上に発光部と受光部が設けられ、発光部には前記ＬＥＤチップ、受光部にはフォトダイオードチップが実装されている。また、前記発光部と受光部とは基板上に配設される枠体によってそれぞれ遮光されており、前記ＬＥＤチップの受光部以外への拡散を抑えるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３２４９１７号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＬＥＤチップ１では、発光の中心となるチップ本体２の発光面５にワイヤ７を接続するための電極部４を形成しなければならないため、前記発光面５から出射される光が電極部４によって遮られてしまうことになる。また、前記ワイヤ７の接続によっても前記発光面５上を遮ることになる。
【０００７】
このため、前記電極部４を除いた発光面５やチップ本体２の側面側からの発光を利用することになるが、特許文献１や特許文献２に示されているように、上面に向けた反射作用を持たせるために、ＬＥＤチップが実装される基板に凹部を設けるか、反射体で囲うかしなければならず、そのための工数や材料費が増加するといった問題がある。また、ＬＥＤチップの実装スペースを広くとらなければならないため、パッケージの小型化が図られないといった問題もある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ＬＥＤチップを実装する基板やその周囲に反射用の加工や反射部材等を設けることなく、チップ本体に形成される電極部によって特定の方向に指向性を有した発光効果を得ることができると共に、小型且つ薄型のパッケージに収容可能な発光ダイオードチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオードチップは、チップ本体と、このチップ本体の発光面に形成されるワイヤ接続用の電極部とを備えた発光ダイオードチップにおいて、前記電極部によって発光面の全域を被覆すると共に、電極部に前記発光面の一部を露出させる開口部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記チップ本体は、その外周の少なくとも一部を遮光性部材で被覆することによって、周囲への光の拡散を抑える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る発光ダイオードチップによれば、発光面を有するチップ本体に電極部を形成する際に、この電極部に前記発光面の一部を露出させるための開口部を設けているので、前記発光面から出射する光の方向や出射量をチップレベルで制限することができる。このため、発光ダイオードチップを実装する基板にリフレクタ作用を持たせるための凹部や別途カップ状の反射体を設ける必要がなくなり、工数や材料費の低減化が図られる。また、前記電極部に開口部を複数形成したり、電極部の厚みを部分的に変えたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードチップの実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１乃至図３に示すように本発明の第１実施形態の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ１１は、基板２０に実装され、上方に発光面１５ａを有するチップ本体１２と、このチップ本体１２に電圧を印加するためのダイボンド用及びワイヤボンド用からなる一対の電極部１３，１４とを備えて構成されている。前記チップ本体１２は、Ｎ層１２ａの上にＰ層１２ｂが接合されたＰＮ接合型の半導体結晶である。前記ダイボンド用の電極部１３はチップ本体１２のＮ層１２ａの下面に形成され、ワイヤボンド用の電極部１４はＰ層１２ｂの上面に形成される。
【００１４】
前記電極部１４は、発光面１５ａの全域に形成され、略中央部に前記発光面１５ａの一部を露出させるための開口部１６が設けられる。符号１５ｂは、前記開口部１６に現れる露出面である。このような開口部１６を設けることで、図３に示したように、露出面１５ｂの外周に沿った内周壁１９が形成される。このため、前記開口部１６の上方は、前記内周壁１９に沿って上方に出射される光と放射角度θ１の範囲で出射される光とで照射されることになる。図４は、このときの平面方向に広がる指向性を示したものである。また、前記開口部１６によって、露出面１５ｂが円形となっているので、略円筒状に集光した発光が得られる。
【００１５】
また、図２に示したように、ボンディング用のワイヤ１７は、前記開口部１６の上方を遮らないようにして電極部１４上の接合部１８に半田接続される。この接合部１８は、前記開口部１６から離れた外周部寄りに設けるのが好ましい。また、前記接合部１８をワイヤ１７の引き出し方向に設定することで、開口部１６の上方がワイヤ１７によって遮られずに済む。
【００１６】
以下、前記電極部に形成される開口部の大きさや数あるいは電極部の厚みを変えた場合の各種の実施形態を図５乃至図１３に基づいて説明する。
【００１７】
図５及び図６は、第２実施形態のＬＥＤチップ２１を示したものである。このＬＥＤチップ２１は、発光面２５ａの大きさや開口部２６の位置及び径は前記ＬＥＤチップ１１と同じであるが、ワイヤ接続用の電極部２４の厚みｈを増して形成したものである。このように電極部２４の厚みを増したことで、露出面２５ｂから出射される光は、放射角度が前記θ１より小さいθ２となり、放射範囲が狭まる。これによって、平面方向の指向性は図７に示したように狭くなる。このような指向性を有することから、ＬＥＤチップ２１は、発光部と受光部が対になったフォトインタラプタやフォトリフレクタなどの光センサデバイスの光源に適している。
【００１８】
図８及び図９は、第３実施形態のＬＥＤチップ３１を示したものである。このＬＥＤチップ３１は、電極部３４を厚く形成すると共に、ワイヤの接合部３８を避けた発光面３５ａ全体に円形状の開口部３６を形成したものである。これによって、図９に示したように、露出面３５ｂから出射される光の放射角度θ３は、前記θ２と略同じように小さくなり、放射範囲が狭まる。
【００１９】
図１０及び図１１は、第４実施形態のＬＥＤチップ４１を示したものである。このＬＥＤチップ４１は、径の小さな開口部４６をワイヤの接合部４８を除く発光面４５ａに複数設けて電極部４４を構成したものである。このような径の小さな開口部４６を複数形成することで、中心部に一つの大きな開口部を設けた場合に生じる発光面４５ａの角部のスペースを露出面４５ｂとして有効に利用することができる。また、図１１に示したように、複数の開口部４６からそれぞれ出射される光の放射角度θ４は、前記θ２と略同じように小さくなり、放射範囲が狭まる。
【００２０】
図１２及び図１３は、第５実施形態のＬＥＤチップ５１を示したものである。このＬＥＤチップ５１には、境界線５９を境にして段差を持たせるように、厚みの異なる第１電極部５４ａと第２電極部５４ｂとがチップ本体５２の発光面５５ａに形成されている。この実施形態では、第１電極部５４ａが厚く、第２電極部５４ｂが薄く形成されている。また、前記第１電極部５４ａには開口部５６ａが１つ形成され、第２電極部５４ｂには開口部５６ｂが２つ形成されている。発光面５５ａから出射される光は、図１３に示されるように、露出面５５ｂでの放射角度θ５ａと露出面５５ｃでの放射角度θ５ｂとが前記θ２と略同じように小さくなり、放射範囲が狭まる。
【００２１】
上記第３乃至第５実施形態のＬＥＤチップ３１，４１，５１における平面方向の指向性はいずれも図７に示したように狭くすることができるため、発光部と受光部が対になったフォトインタラプタやフォトリフレクタなどの光センサデバイスに適した光源となる。
【００２２】
次に、図１４乃至図１６において、チップ本体を遮光性部材で被覆した構造のＬＥＤチップの実施形態を上記第１実施形態のＬＥＤチップ１１を例にして説明する。
【００２３】
図１４及び図１５に示す第６実施形態のＬＥＤチップ６１は、チップ本体６２の一部に遮光性部材６９を設けて構成されたものである。この遮光性部材６９は、チップ本体６２の発光面６５ａから漏れる光を有効に開口部６６に向けさせるために設けられるものである。このため、図１５に示したように、前記発光面６５ａを中心としてチップ本体６２及び電極部６４の一部に延び、図１４に示したように、ＬＥＤチップ６１の外周を全て覆うようにして形成される。このように、発光の中心である発光面６５ａの周囲が遮光されるため、チップ本体６２の側面からの光漏れが大幅に削減される。前記遮光性部材６９は、電極部６４を形成する際に使用されるフォトレジスト用の樹脂膜や遮光性を有した塗膜又は蒸着膜によって形成される。また、図１６に示すように、前記遮光性部材６９をダイボンド用の電極部６３まで延ばし、チップ本体６２の外周を隙間なく被覆することで、周囲への光漏れを完全にカットすることができる。
【００２４】
以上、説明したように、本発明の発光ダイオードチップによれば、チップ本体に形成される電極部の一部に前記チップ本体の発光面を露出させるための開口部を設けて形成しているので、この開口部を通じて指向性や発光量を調整することができる。このため、従来のように、チップ本体を実装する基板側に反射用の凹部を設けたり、チップ本体の周囲にカップ状の反射体を設けたりすることなく、チップ本体のみによって所定の指向性を有した発光効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る第１実施形態のＬＥＤチップの斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤチップの平面図である。
【図３】上記ＬＥＤチップのＡ−Ａ断面図である。
【図４】上記ＬＥＤチップの指向特性図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態のＬＥＤチップの平面図である。
【図６】上記ＬＥＤチップのＢ−Ｂ断面図である。
【図７】上記ＬＥＤチップの指向特性図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態のＬＥＤチップの平面図である。
【図９】上記ＬＥＤチップのＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】本発明に係る第４実施形態のＬＥＤチップの平面図である。
【図１１】上記ＬＥＤチップのＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】本発明に係る第５実施形態のＬＥＤチップの平面図である。
【図１３】上記ＬＥＤチップのＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】本発明に係る第６実施形態のＬＥＤチップの平面図である。
【図１５】上記ＬＥＤチップのＦ−Ｆ断面図である。
【図１６】チップ本体の外周を全て遮光性部材で被覆して形成されたＬＥＤチップの断面図である。
【図１７】従来のＬＥＤチップの平面図である。
【図１８】上記従来のＬＥＤチップのＧ−Ｇ断面図である。
【図１９】上記従来のＬＥＤチップの指向特性図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  ＬＥＤチップ
１２  チップ本体
１２ａ  Ｎ層
１２ｂ  Ｐ層
１３  電極部（ダイボンド用）
１４  電極部（ワイヤボンド用）
１５ａ  発光面
１５ｂ  露出面
１６  開口部
１７  ワイヤ
１８  接合部
【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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【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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