(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ基板の両端に表面から裏面に回り込むように一対の電極を形成し、該チップ基板の表面側において前記電極の一方に半導体発光素子の一方の電極を接続し、前記電極のもう一方に該半導体発光素子のもう一方の電極を接続し、該半導体発光素子を透光性樹脂で封止したチップ型半導体発光素子において、
前記チップ基板が放熱部材を内包し、前記放熱部材の端面が前記チップ基板の側面より奥側に位置することを特徴とするチップ型半導体発光装置。
【請求項２】
前記チップ基板の裏面に前記放熱部材の一部が露出する開口部が形成されている請求項１記載のチップ型半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ型半導体発光装置に関し、より詳細には半導体発光素子で発生した熱を効率的に発散させるチップ型半導体発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小形・薄形化傾向に伴って、回路基板へ表面実装が可能なチップ型半導体発光装置の需要が急速に増加している。チップ型半導体発光装置（以下、チップ型装置と記すことがある）は直方体ブロックに近い形を通常はしており、チップ基板の両端に表面から裏面に回り込むように一対の電極が形成されている。回路基板上の配線パターンとこの電極とが接触するようにチップ型装置を回路基板上に配設し、半田などの導電性接着剤でチップ型装置を基板上に固着する。従来の代表的なチップ型装置の形態を図４に示す。平面視長矩形状をしたチップ基板１の上面長手方向両端部にはそれぞれ電極２，２’が形成されている。一方の電極２の基板１の表面側にはチップボンディング部（不図示）が形成され、ここに半導体発光素子４がボンディングされる。他方の電極２’の表面側にはワイヤボンディング部（不図示）が形成され、半導体発光素子４の上面電極（不図示）とボンディングワイヤ５によって結線されている。そして、半導体発光素子４およびボンディングワイヤ５は透光性樹脂で封止されている。透光性樹脂としては広くエポキシ樹脂が用いられているが、透光性樹脂は一般に熱伝導率が高くない。このため、半導体発光素子で発生した熱は電極２，２’を伝わって外部へ放散する外は樹脂封止体６内に蓄積され、チップ型装置の温度が上昇する。特に高輝度の半導体発光素子ほど発熱量が多く温度上昇が大きくなる。半導体発光素子４の温度が上昇すると、半導体発光素子４の発光効率が低下すると共に輝度も低くなり、色調にも変化を来すことがある。
【０００３】
このような半導体発光素子４の発熱に起因する不具合を防止するため、半導体発光素子４で発生した熱を放熱板を用いて効率よく発散させる技術がこれまでから種々提案されている。例えば特開平１０−３０３４６４号公報では、チップ基板表面側の電極上に導電性部材からなる放熱板を固着して、半導体発光素子から発生する熱をこの放熱板により拡散・放熱する技術が提案されている。かかる技術によれば確かに半導体発光素子で発生する熱を放熱することはできる。しかしながら、ここで使用されているようなステンレスや銅、アルミニウムなどの放熱板は封止用樹脂であるエポキシ樹脂と密着性の点で一般的に問題があり、発光ダイオードを回路基板に半田付けする際に溶融した半田が放熱板表面を伝って樹脂封止体内部へ侵入し、この進入経路からさらに水蒸気などが侵入して半導体発光素子やボンディングワイヤを腐食させて導通不良を引き起こすことがある。加えて、基板表面に明度の低い部材からなる放熱板を固着すると反射効率が悪くなることがある。
【０００４】
また特開平７−２０２２７１号公報では、基板の裏面に放熱用ランドや放熱板を設けて半導体発光素子から発生する熱を放熱する技術が提案されている。かかる技術によれば半導体発光素子で発生する熱を放熱することはできる。しかしながら、基板の裏面に放熱用ランドや放熱板を設けたこのような発光ダイオードでは、回路基板にクリーム半田などで実装する際、基板両端に形成された一対の電極にそれぞれ塗布されたクリーム半田がリフロー炉で溶融し放熱用ランドや放熱板にまで達して電極間の短絡が発生する可能性が高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来の問題に鑑みなされたものであり、反射効率を低下させることなく半導体発光素子で発生した熱を効率的に発散でき、しかも回路基板への半田付けの際電極間の短絡を起こさないチップ型半導体発光装置の提供をその目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、チップ基板の両端に表面から裏面に回り込むように一対の電極を形成し、該チップ基板の表面側において前記電極の一方に半導体発光素子の一方の電極を接続し、前記電極のもう一方に該半導体発光素子のもう一方の電極を接続し、該半導体発光素子を透光性樹脂で封止したチップ型半導体発光素子において、前記チップ基板が放熱部材を内包し、前記放熱部材の端面が前記チップ基板の側面より奥側に位置していることを特徴とするチップ型半導体発光装置が提供される。
【０００８】
また半導体発光素子で発生した熱の放散を一層促進するためには、前記チップ基板の裏面に前記放熱部材の一部が露出する開口部を形成することが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、放熱部材を用いることを前提として、反射効率を低下させず、しかも回路基板への半田付けの際電極間の短絡を生じさせずに半導体発光素子で発生した熱を発散させることができないか鋭意検討を重ねた結果、放熱部材をチップ基板に内包させればよいことを見出し本発明をなすに至った。すなわち、本発明の半導体発光素子では、放熱部材がチップ基板に内包されているので、チップ基板の表面側は従来とまったく同じであって反射効率が低下することがなく、また回路基板への半田付けの際にも電極間の短絡を生じることがない。
【００１０】
以下図面に基づき本発明の半導体発光装置について説明する。なおこれら図において図４と同じ部材および部分は同一符号とする。図１は本発明のチップ型半導体発光装置の斜視図である。チップ基板１の長手方向両端部にはそれぞれ電極２，２’が形成されている。一方の電極２の基板１の表面側にはチップボンディング部（不図示）が形成され、ここに半導体発光素子４がボンディングされている。他方の電極２’の表面側にはワイヤボンディング部（不図示）が形成され、半導体発光素子４の上面電極（不図示）とボンディングワイヤ５によって結線されている。そして、半導体発光素子４およびボンディングワイヤ５は透光性樹脂で封止されている。一方、図２に示すように、チップ基板１の幅方向には直方体状の放熱部材３が、その端面がチップ基板１の側面より奥側に位置し、且つチップ基板１の内周面に内接するように内包されている。このように放熱部材３をチップ基板に内包させることによって半導体発光素子４で発生した熱を効率的に放熱することができるのである。
【００１１】
なお図１では、いわゆるワイヤボンディング方式のチップ型装置を表したが、ボンディングワイヤを用いずに半導体発光素子４を電極２，２’に接続するノンワイヤボンディング方式のものも本発明のチップ型装置に含まれ、また半導体発光素子４を２個以上用いたものも本発明のチップ型装置にもちろん含まれる。
【００１２】
本発明で使用する放熱部材としては、熱伝導率が高いものであれば特に限定はなく、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどが挙げられる。
【００１３】
放熱部材を内包したチップ基板の製法は特に限定はなく、例えばＢＴレジン、ガラスエポキシ樹脂、アルミナセラミックス、ポリエステル樹脂などの基板材料を用い、放熱部材を所定位置においてこれらをインサート成形することにより作製することができる。
【００１４】
このようなチップ基板１への前記電極２，２’の形成は、例えば印刷や蒸着などの方法によってチップ基板１の全体に金や銅などの導体被膜を形成し、不要部分をエッチングによって除去することにより形成することができる。
【００１５】
電極間の短絡の防止をより確実にするために、放熱部材３の端面はチップ基板１の側面より奥側に位置させる。図２に図１のＡ−Ａ線断面図を示す。この図から明らかなように、放熱部材３の端面はチップ基板１の側面より奥側に位置している。図２のチップ型装置では、放熱部材３の側面（紙面では上下）および上下面（紙面では手前・奥）はチップ基板１の内周面と内接しているが、放熱部材３の幅（紙面では左右）はチップ基板１のそれよりも短く、放熱部材３の両端面はチップ基板１の側面よりそれぞれ所定距離だけ奥側に位置している。チップ基板１の側面から放熱部材３の端面までの距離は、チップ型装置を回路基板に半田で固着する際に、半田が放熱部材３に接触しない距離であればよく、チップ型装置の大きさや形状、回路基板の回路パターンなどから適宜決定すればよい。一般的にこの距離は０．２〜０．５ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜０．５ｍｍの範囲がより好ましい。また放熱をより促進するために、放熱部材の端面形状を外気との接触面積が大きい形状、例えば凹凸形状などにするのが望ましい。
【００１６】
また半導体発光素子４で発生した熱の放散を一層促進するためには、チップ基板１の裏面に放熱部材３の一部が露出する開口部７を形成することが望ましい。ここで開口部７は放熱部材３の一部を露出させる大きさであることが重要である。外気との接触面積が大きいほど放熱部材３からの熱発散が多くなるから、放熱の観点からすれば開口部７はできるだけ大きくするのがよい。しかし開口部７を大きくすればするほど、チップ型装置の固着の際の半田付けによる電極間の短絡の可能性が大きくなる。このため、放熱部材３からの熱発散を多くしながら、半田付けによる電極間の短絡を防止できる程度にチップ基板１の裏面に開口部７を設けるのである。本発明において放熱部材３の一部が露出する開口部とはこのような作用を果たすものを意味する。したがって開口部７の開口面積は、放熱部材３の底面積よりも小さいものであればよく、具体的な開口面積や開口形状はそれぞれ装置及び半田付け方法などに合わせて個別具体的に決定すればよい。チップ基板１の裏面に形成された開口部７の具体的態様を図３に示す。図３は本発明のチップ型装置の裏面を示す斜視図である。図３（ａ）はチップ基板１の裏面幅方向に放熱部材３に達する溝状の開口部７１が形成されたチップ型装置である。図３（ｂ）はチップ型基板１の裏面の中央部に放熱部材３に達する長方形状の開口部７２が形成されたチップ型装置である。このような開口部７をチップ基板１の裏面に形成することによって、放熱部材３が外気と直接接触する面積が増加し熱の放散が促進される。
【００１７】
本発明で使用できる半導体発光素子としては特に限定はなく、従来公知のものが使用でき、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体などが挙げられる。
【００１８】
本発明で使用できる透光性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ユリア・メラミン樹脂などが挙げられ、この中でも透光性などの点からエポキシ樹脂がより好適に使用できる。エポキシ樹脂としては、一分子中に２個以上のエポキシ基を有するものでエポキシ樹脂成形材料として使用されるものであれば制限はなく、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を代表するフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、水添ビスフェノールＡなどのジグリシジルエーテル、フタル酸、ダイマー酸などの多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸により、酸化して得られる綿状脂肪族エポキシ樹脂、および脂環族エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらを単独であるいは２以上の混合物として使用することができる。これらのエポキシ樹脂は十分に精製されたもので、常温で液状であっても固形であってもよいが、液化時の外観ができる限り透明なものを使用するのが好ましい。また図１では透光性樹脂封止体６は側断面が台形状の形状をしているが、透光性樹脂封止体６の形状はこれに限定されるものではなく、本発明のチップ型半導体発光装置が用いられる器具や部品の形状などから適宜決定すればよい。封止方法としては例えばトランスファ成形法などを用いることができる。トランスファ成型法の場合、成形条件は通常、成形温度１４０〜１６０℃、圧力４００〜１２００Ｎ／ｃｍ2、成形時間１〜５ｍｉｎの範囲である。
【００１９】
本発明のチップ型半導体発光装置は、表面パネルや液晶表示装置のバックライト、携帯機器のインジケータ、照明スイッチ、事務機器の光源などとして用いられ、例えば回路基板上の配線パターンと当該チップ型半導体発光装置の電極とを接触するように回路基板上に配設し、クリーム半田などの導電性接着剤を電極および配線パターンに塗布した後、リフロー炉で加熱してクリーム半田を溶融させて回路基板に固着し使用する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のチップ型半導体発光装置によれば、チップ基板に放熱部材を内包させるので、反射効率を低下させることなく半導体発光素子で発生した熱を効率的に発散でき、半導体発光素子の発光効率や輝度の低下を招かず、また色調も変化しない。さらに回路基板への半田付けの際に電極間の短絡が生じることもない。また放熱部材の端面をチップ基板の側面より奥側に位置するようにしたので、回路基板へ半田付けする際の電極間の短絡が一層防止される。さらに請求項２の発明では放熱部材の一部が露出するようにチップ基板の裏面に開口部を設けたので、放熱部材からの熱の放散が一層促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のチップ型半導体発光装置の表面側の斜視図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  本発明のチップ型半導体発光装置の裏面側の斜視図である。
【図４】  従来のチップ型半導体装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  チップ基板
２，２’  電極
３  放熱部材
４  半導体発光素子
５  ボンディングワイヤ
６  透光性樹脂封止体
７、７１、７２  開口部
【図１】
0003886306.tif 000002
【図２】
0003886306.tif 000003
【図３】
0003886306.tif 000004
【図４】
0003886306.tif 000005