(57)【要約】【課題】  ＬＥＤチップからの光の取り出し効率を向上させると共に、発熱や短波長領域（紫外領域）の影響による劣化を抑制したＬＥＤ発光デバイスを提供すること。【解決手段】  基板１３上に半導体層１４，１５，１６を形成すると共に該半導体層１４，１５，１６上にｎ電極１７及びｐ電極１８を形成したＬＥＤチップ１２を基台１１に接着してなるＬＥＤ発光デバイス１であって、基台１１上に該基台１１の表面層１１ａ，１１ｂ，１１ｃよりも光反射率の高い材料からなる光反射層２２を形成し、該光反射層２２上にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤２１にてＬＥＤチップ１２を接着した。【選択図】図１
2007311401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体層を形成すると共に該半導体層上にｎ電極及びｐ電極を形成したＬＥＤチップを基台に接着してなるＬＥＤ発光デバイスであって、
基台上に該基台の表面層よりも光反射率の高い材料からなる光反射層を形成し、該光反射層上にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤にてＬＥＤチップの基板側を前記光反射層に接着したことを特徴とするＬＥＤ発光デバイス。
【請求項２】
前記基板が透明基板からなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光デバイス。
【請求項３】
基板上に半導体層を形成すると共に該半導体層上にｎ電極及びｐ電極を形成したＬＥＤチップと、表面層よりも光反射率の高い材料からなる光反射層を形成した基台とを準備する準備工程と、
基台の光反射層上の所定領域にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤を塗布する塗布工程と、
基台の所定領域に透明なシリコン系接着剤を介してＬＥＤチップを押圧して接着する接着工程とを含むことを特徴とするＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項４】
複数のＬＥＤチップが基台の光反射層上の所定領域にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤を介して接着されており、所定の樹脂で複数のＬＥＤチップを被覆する被覆工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記準備工程で準備する基台には前記複数のＬＥＤチップが接着される位置の相互間に電極部材が形成されており、かつ、前記ＬＥＤチップの前記半導体層内の発光層の高さが電極部材よりも高く形成されており、
前記接着工程と前記被覆工程の間に前記複数のＬＥＤチップの各々と前記電極部材とをワイヤで接続するワイヤ接続工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板上に半導体層を形成すると共に該半導体層上にｎ電極及びｐ電極を形成したＬＥＤチップを基台に接着してなるＬＥＤ発光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ発光デバイス１０としては、例えば図９に示すようなものがある（例えば特許文献１参照）。図９に示すＬＥＤ発光デバイス１０は、リードフレーム１１０上にＬＥＤチップ１２を接着したものである。ＬＥＤチップ１２は、サファイア等の光透過性基板１３の上にｎ型層１４、発光層１５及びｐ型層１６を順次積層して半導体層を形成してある。ｎ型層１４は階段状に形成され、下段にｎ電極１７を設けると共に上段に発光層１５等を積層してある。ｐ型層１６の上面には透光性を有するｐ電極１８が設けられ、ｐ電極１８上にパッド１９を設け、ワイヤ２０をｎ電極１７及びパッド１９にボンディングしてある。このように構成されたＬＥＤチップ１２は、リードフレーム１１０上に接着剤２１’によって接着される。接着剤２１’としては、エポキシ系接着剤にフィラーを混ぜたものが使用される。フィラーは、反射作用及び放熱作用を有する材料からなり、その代表例としてＡｇが挙げられる。
【０００３】
従来のＬＥＤ発光デバイス１０は、発光層１５で生じた光がｐ電極１８側と光透過性基板１３側へ放たれる。ｐ電極１８側へ放たれた光は、ｐ電極１８を透過して外部へ放射される。一方、光透過性基板１３側へ放たれた光は、光透過性基板１３を透過して接着剤２１’に達し、接着剤２１’に混入されたフィラーに反射して外部へ放射される。また、ＬＥＤチップ１２にて発生した熱は、接着剤２１’に混入されたフィラーによってリードフレーム１１０に伝達され、リードフレーム１１０から放熱される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５８９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＬＥＤ発光デバイスは、フィラーを混入したエポキシ系接着剤にてＬＥＤチップと基台を接着してあるので、発光層から放たれた光がフィラー粒子の相互間を通り抜けたり、フィラー粒子によって乱反射したりする。その結果、反射効率や光束の低下を招き、ＬＥＤチップの性能が抑制されることが懸念される。
【０００６】
また、エポキシ系接着剤を使用すると、ＬＥＤチップの発熱の影響によって劣化（変色）しやすく、また、青色ＬＥＤなどの短波長のＬＥＤチップを使用した場合に紫外領域の光が吸収されて劣化（変色）しやすい。接着剤が劣化すると、発光層から放たれた光が透過しにくくなり、反射効率がさらに低下する。
【０００７】
本発明は斯かる課題に鑑み創案されたものであって、その目的は、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率を向上させると共に、発熱や短波長領域（紫外領域）の影響による劣化を抑制したＬＥＤ発光デバイス及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るＬＥＤ発光デバイスは上記目的を達成するため、基板上に半導体層を形成すると共に該半導体層上にｎ電極及びｐ電極を形成したＬＥＤチップを基台に接着してなるＬＥＤ発光デバイスであって、基台上に該基台の表面層よりも光反射率の高い材料からなる光反射層を形成し、該光反射層上にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤にてＬＥＤチップの基板側を前記光反射層に接着したことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ発光デバイスは、上記の如く、光反射層上にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤にてＬＥＤチップを接着してあるので、半導体層にて生じた光のうち基板側に放たれた光が透明なシリコン系接着剤を透過して光反射層に到達し、基板とは反対側に反射される。これにより反射効率や光束を向上させることができ、ＬＥＤチップの性能を十分に発揮させることができる。また、シリコン系接着剤は、エポキシ系接着剤と同レベル以上に熱伝導性が高くかつ短波長領域の影響も受けにくいので、ＬＥＤ発光デバイスの長寿命化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係るＬＥＤ発光デバイスは、前記基板が透明基板からなることを特徴とする。このように、前記基板を透明に構成すると、ＬＥＤチップの半導体層中の発光層から光反射層までの間が透明に構成されるので、発光層から光反射層へ向かって発せられた光が減衰しにくく、光反射層に反射してＬＥＤ発光デバイスの外部へ効率よく出射される。
【００１１】
本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、基板上に半導体層を形成すると共に該半導体層上にｎ電極及びｐ電極を形成したＬＥＤチップと、表面層よりも光反射率の高い材料からなる光反射層を形成した基台とを準備する準備工程と、基台の光反射層上の所定領域にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤を塗布する塗布工程と、基台の所定領域に透明なシリコン系接着剤を介してＬＥＤチップを押圧して接着する接着工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、上記の如く、準備工程にて準備した基台の光反射層上の所定領域に、塗布工程にて透明なシリコン系接着剤を塗布し、接着工程にて基台の所定領域に透明なシリコン系接着剤を介してＬＥＤチップを押圧して接着すると、製造誤差により、シリコン系接着剤がＬＥＤチップの半導体層内の発光層の側面にまではみ出ることがある。このようにシリコン系接着剤がＬＥＤチップの発光層の側面にまではみ出しても、シリコン系接着剤が透明なので、ＬＥＤチップの側方における光の減衰を抑制しつつ反射光を出射できるＬＥＤ発光デバイスが得られる。
【００１３】
また、本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、複数のＬＥＤチップが基台の光反射層上の所定領域にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤を介して接着されており、所定の樹脂で複数のＬＥＤチップを被覆する被覆工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記のＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、基台の光反射層上に配置された複数のＬＥＤチップを所定の樹脂で被覆するようにしたので、ＬＥＤチップの側方から直接的に又はシリコン系接着剤を介して間接的に出射された光を、ＬＥＤチップの相互間の領域に形成された光反射層においても反射させることができ、所定の樹脂の表面が均一に発光するＬＥＤ発光デバイスが得られる。
【００１５】
さらに、本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、前記準備工程で準備する基台には前記複数のＬＥＤチップが接着される位置の相互間に電極部材が形成されており、かつ、前記ＬＥＤチップの前記半導体層内の発光層の高さが電極部材よりも高く形成されており、前記接着工程と前記被覆工程の間に前記複数のＬＥＤチップの各々と前記電極部材とをワイヤで接続するワイヤ接続工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
上記のＬＥＤ発光デバイスの製造方法は、ＬＥＤチップの半導体層内の発光層の高さを電極部材よりも高くすることで、シリコン系接着剤がＬＥＤチップの半導体層内の発光層の側面にまではみ出していても、接着剤を透明にすることで得られたＬＥＤチップの側方から発せられる光を利用してＬＥＤチップ間の電極部材を照らすことができ、所定の樹脂の表面が均一に発光するＬＥＤ発光デバイスが得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱伝導性に優れた透明なシリコン系接着剤にてＬＥＤチップと基台を接着してあるので、ＬＥＤチップにて発生した熱を効率よく放熱することができ、ＬＥＤ発光デバイスの長寿命化を図ることができる。また、シリコン系接着剤が透明であるため、ＬＥＤチップから基台側に放たれた光を透過させて、基台上に形成した光反射層にて反射させることで反射効率や光束を高めることができる。
【００１８】
また、本発明方法によれば、製造誤差により、シリコン系接着剤がＬＥＤチップの半導体層内の発光層の側面にまではみ出しても、シリコン系接着剤が透明なので、ＬＥＤチップの側方における光の減衰を抑制しつつ反射光を出射できるＬＥＤ発光デバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの一実施形態について説明する。なお、従来例と同一部位には同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明に係るＬＥＤ発光デバイス１の一実施形態を示す縦断面図である。このＬＥＤ発光デバイス１は、基台１１上に基台１１の表面よりも光反射率の高い材料からなる光反射層２２を形成し、この光反射層２２の上にフィラーを含まない透明なシリコン系接着剤２１にてＬＥＤチップ１２を接着したものである。ＬＥＤチップ１２は従来例と同様の構成とされ、従来例と同一部位には同一符号を付して詳しい説明を省略する。なお、ＬＥＤチップ１２の基板１３は、サファイアのみで構成されていることが望ましい。
【００２１】
基台１１は、Ｃｕ層１１ａ，１１ｃの間にＭｏ層１１ｂを介在させた積層型の基板であり、ＬＥＤチップ１２の基板１３を構成するサファイアと熱膨張率がほぼ等しくなっている。基台１１の表面層とＬＥＤチップ１２の基板１３の熱膨張率をほぼ等しくすると、ＬＥＤチップ１２で発生した熱を基台１１に放熱しやすくなる。なお、基台１１は、積層型の基板に限定されず、従来例と同様の構成（単層基板からなるリードフレーム）など他の構成であってもよい。
【００２２】
光反射層２２は白色のＡｇＰｔからなり、その表面が平坦になっている。光反射層２２を構成するＡｇＰｔは、基台１１の表面となるＣｕ層１１ａよりも光反射率が高い材料である。基台１１の表面となるＣｕ層１１ａよりも光反射率が高い材料としてはＡｇＰｔのほかＡｇも挙げられる。白色のＡｇＰｔはグレー色のＡｇよりも光反射率が高い材料である。
【００２３】
シリコン系接着剤２１は、Ａｇ等のフィラーを含まない透明なものであり、Ａｇ等のフィラーを含まないエポキシ系のペーストと同レベル以上に熱伝導性に優れている。
【００２４】
本実施形態のＬＥＤ発光デバイス１は上記の如く構成され、ＬＥＤチップ１２自体の発光層１５から、図示上、上向きと下向きに光が放たれる。上向きの光は透光性を有するｐ電極１８を透過して外部へ放射される。下向きの光はサファイア基板１３及び透明なシリコン系接着剤２１を透過して光反射層２２に到達し、光反射層２２にて反射して上向きに向きを変え、シリコン系接着剤２１及びＬＥＤチップ１２を透過して外部へ放射される。下向きの光を平坦な光反射層２２で反射させることで、乱反射しにくくなり、反射効率や光束を向上させることができる。なお、光反射層２２を設けずに基台１１をＡｇやＡｇＰｔで構成しても上記実施形態と同様の反射作用を享受することはできるが、光反射層２２を設けた方がコストを抑制することができる。
【００２５】
また、ＬＥＤチップ１２で発生した熱は、シリコン系接着剤２１を介して基台１１に放熱される。シリコン系接着剤２１は、Ａｇ等のフィラーを含まないエポキシ系のペーストと同レベル以上に熱伝導性に優れ、熱による劣化が生じにくい。さらに、シリコン系接着剤２１は、青色ＬＥＤ等の短波長領域で劣化（変色）しにくい。このようにＬＥＤチップ１２の発熱や短波長領域（紫外領域）の影響を受けにくいシリコン系接着剤２１を使用することで、ＬＥＤ発光デバイス１の長寿命化を図ることができる。また、基台１１の表面層とＬＥＤチップ１２の基板１３の熱膨張率をほぼ等しくしてあるので、ＬＥＤチップ１２で発生した熱が基台１１に伝わりやすくＬＥＤチップ１２の発熱による劣化を抑制することもできる。
【００２６】
以上、本発明に係るＬＥＤ発光デバイス１の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、ＬＥＤチップ１２の放熱性を高めるために、基板１３と基台１１の表面層の熱膨張率をほぼ等しくしてあるが、図２に示すように、筒状の放熱部材２３を使用することで基台１１の放熱性を高めることもできる。筒状の放熱部材２３は、アルミ等の金属材料からなり、内部に空気の対流が発生するので放熱性が向上する。さらに、図３に示すスワン型口金モジュール２４や図４に示すエジソン型口金モジュール２５を介して放熱することもできる。図３及び図４では、ＬＥＤ発光デバイス１をＬＥＤ装置本体２６に装着し、ＬＥＤモジュール２７としてモジュール化してある。このようにモジュール化することで、様々なタイプの口金に対応できる。スワン型口金モジュール２４やエジソン型口金モジュール２５の内部には、電流制限用の抵抗などを設けてある。
【００２７】
次に、図５乃至図８を参照しつつ上述したＬＥＤ発光デバイス１の製造方法について説明する。
【００２８】
図５は、本発明方法の一工程である準備工程にて準備する基台１１を示している。この基台１１の表面には光反射層２２が形成されており、光反射層２２の上には電極部材２３が配設される。電極部材２３は、例えば金や銅などの導電性材料からなる配線パターン２３ａを、セラミックなどで形成された電極部材本体２３ｂの上面に設けたものである。また、電極部材２３は、基台１１上の複数のＬＥＤチップが接着される位置の相互間に配設される。ここで、ＬＥＤチップ１２の半導体層内の発光層１５は電極部材２３よりも高くなっている。つまり、電極部材２３としては、ＬＥＤチップ１２の半導体層内の発光層１５よりも低いものが使用される。
【００２９】
図６は、本発明方法の一工程である塗布工程を示す概略図である。塗布工程では、基台１１の光反射層２２上の所定領域（ＬＥＤチップ１２の配設箇所）にシリコン系接着剤２１を塗布する。
【００３０】
図７は、本発明方法の一工程である接着工程を示す概略図である。図示しないダイボンダによって半導体ウェハからＬＥＤチップ１２を取り出し、基台１１上のシリコン系接着剤２１の塗布箇所にＬＥＤチップ１２を押圧して接着する。なお、図７におけるＬＥＤチップ１２は簡略化して示しているが、図１に示すものと同じものである。
【００３１】
図８は、本発明方法にて得られたＬＥＤ発光デバイス１の一例を示す概略図である。接着工程の後、ワイヤ接続工程と被覆工程が行われる。ワイヤ接続工程は、いわゆるワイヤボンディングであり、複数のＬＥＤチップ１２の各々と電極部材２３とをワイヤ２０で接続する工程である。ワイヤ接続工程の後、所定の樹脂２４で複数のＬＥＤチップ１２を被覆する被覆工程が行われ、図８に示すＬＥＤ発光デバイス１が得られる。
【００３２】
ここで、図７及び図８に示すように、基台１１上の所定領域に塗布されたシリコン系接着剤２１にＬＥＤチップ１２を押圧して接着する接着工程を行うと、シリコン系接着剤２１がＬＥＤチップ１２の側面にはみ出ることがある。このシリコン系接着剤２１がはみ出した部分を側壁２１ａと称する。この側壁２１ａは、シリコン系接着剤２１の塗布量や塗布位置のずれ、ＬＥＤチップ１２の位置ずれなどの製造誤差により生じたり、或いは、ＬＥＤチップ１２の接着強度を増すために意図的に形成したりする。側壁２１ａには製造誤差が生じやすく、例えば図７及び図８の右側のＬＥＤチップ１２では側壁２１ａがＬＥＤチップ１２の下部を囲むように形成されているが、左側のＬＥＤチップ１２では側壁２１ａがＬＥＤチップ１２の側面の殆どを覆っている。このように側壁２１ａがＬＥＤチップ１２の側面の殆どを覆った場合にフィラーを含む従来の接着剤を使用していると、ＬＥＤチップ１２の側方から光が出射しにくくなる。これに対し、本発明においては、フィラーを含まない透明なシリコン系接着剤２１を使用しているので、側壁２１ａがＬＥＤチップ１２の側面の殆どを覆ったとしても、ＬＥＤチップ１２の側方から光を出射させることができる。さらに、ＬＥＤチップ１２の２つの電極１７，１８に接触するほど側壁２１ａが大きい場合にフィラーを含む従来の接着剤を使用していると、電極１７，１８間がショートするが、本発明においては、フィラーを含まない透明なシリコン系接着剤２１を使用しているので、電極１７，１８はショートしない。
【００３３】
また、図８において、電極部材２３の高さｈ１よりもＬＥＤチップ１２の発光層１５の高さｈ２の方が高くなっている。これにより、側壁２１ａが発光層１５の側方を覆うか否かに関わらず、発光層１５から出た光が電極部材２３に反射してＬＥＤ発光デバイス１の前面から出射する。したがって、品質の安定したＬＥＤ発光デバイス１が得られる。なお、所定の樹脂２４に蛍光体を含有させれば、蛍光体の色を変更することで、ＬＥＤチップ１２からの光を所望の色に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの第１の改変例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの第２の改変例を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの第３の改変例を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法の一工程である準備工程にて準備する基台の一例を示す概略図である。
【図６】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法の一工程である塗布工程の一例を示す概略図である。
【図７】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法の一工程である接着工程の一例を示す概略図である。
【図８】本発明に係るＬＥＤ発光デバイスの製造方法により得られたＬＥＤ発光デバイスの一例を示す概略図である。
【図９】従来のＬＥＤ発光デバイスの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１     ＬＥＤ発光デバイス
１１   基台
１１ａ，１１ｃＣｕ層
１１ｂ Ｍｏ層
１２   ＬＥＤチップ
１３   基板
１４   ｎ型層
１５   発光層
１６   ｐ型層
１７   ｎ電極
１８   ｐ電極
１９   パッド
２０   ワイヤ
２１   シリコン系接着剤
２２   光反射層
２３   電極部材
２４   所定の樹脂
【図１】
2007311401.tif 000003
【図２】
2007311401.tif 000004
【図３】
2007311401.tif 000005
【図４】
2007311401.tif 000006
【図５】
2007311401.tif 000007
【図６】
2007311401.tif 000008
【図７】
2007311401.tif 000009
【図８】
2007311401.tif 000010
【図９】
2007311401.tif 000011