(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明板の表面に銅層を形成し、その銅層の一部を除去して開口部を形成し、前記開口部を挟んだ両側の銅層の表面にスルーホールを有する白色基板を貼付け、その白色基板の上面と側面およびスルーホールの内周壁面並びに前記開口部の透明板上に銅メッキ層を形成し、前記開口部の透明板上に位置する前記銅メッキ層の一部を除去し、除去後、前記銅メッキ層の表面に金メッキ層を形成し、次いで前記スルーホールの位置で前記透明板および白色基板を切断して基体を形成し、その基体の前記白色基板と前記透明板とで形成された凹部の透明板の表面に、サファイア基板上に窒素を含む化合物半導体層を積層し発光層と電流拡散膜が形成された発光ダイオ−ド素子のサファイア基板を透明ペ−ストでダイボンデングし、前記発光ダイオ−ド素子の電極と前記透明板上の前記金メッキ層の導電接続部とを金属線で電気的に接続し、そのあと前記凹部内に白色樹脂を充填し、前記発光ダイオ−ド素子および前記金属線を前記白色樹脂でモ−ルドしてなるチップ型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、発光層の出力光を損失なく外部に放射することにより発光効率を改善し、ｎ側電極およびｐ側電極と基板に形成した一対の電極との電気的接続を容易に行なえるチップ型発光ダイオ−ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
チップ型の発光ダイオ−ド（以下、ＬＥＤと略称する）の一例として、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを発光層とした窒素化合物系青色ＬＥＤが知られている。図３はこのような青色を発色するＬＥＤ素子１０の構造を示す斜視図である。図３において、１１は透明なサファイア基板でその上にｎ型層１２を形成する。ｎ型層１２は、例えばｎ型のＧａＮ電流拡散層とＡｌＧａＮクラッド層とのＧａＮ系化合物半導体の積層構造としている。
【０００３】
１３は、例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体からなる活性層で発光層を形成している。活性層１３の上には、ｐ型層１４を形成する。ｐ型層１４は、例えばｐ型のＧａＮ電流拡散層とＡｌＧａＮクラッド層とのＧａＮ系化合物半導体の積層構造としている。このように、透明なサファイア基板１１上には、ｎ型層１２と、発光層となる活性層１３と、ｐ型層１４のＧａＮ系化合物半導体層が積層されている。
【０００４】
１５は、発光層に均一な電流を供給するためにｐ型層１４の上に平面状に形成される電流拡散膜で適宜の導電材が使用される。１６はｎ型層１２の表面に形成されるｎ側電極である。このｎ側電極１６は、活性層１３とｐ型層１４の一部をエッチングにより除去した空間部に設けている。１７は前記電流拡散膜１５の表面に形成されるｐ側電極であり、ｎ側電極１６とは対角線上となる電流拡散膜１５の角部付近に形成される。
【０００５】
図４は、このような構造のＬＥＤ素子１０を回路基板に実装し、出力光を外部に放射する例を示す縦断側面図である。図４において、２０は基板、２１、２２は基板の表面から側面を通り、裏面に延在する一対の電極で、導電接続部を形成している。ＬＥＤ素子１０を基板２０にダイボンデングし、ＬＥＤ素子１０のｎ側電極１６と電極２１とを金属線１８でワイヤボンデングにより接続する。また、ＬＥＤ素子１０のｐ側電極１７と電極２２とを金属線１９でワイヤボンデングにより接続する。２３は透光性の合成樹脂を用いたモ−ルド部で、ＬＥＤ素子１０および金属線１８、１９を封止する。
【０００６】
基板２０の裏面に形成されている一対の電極２１ａ、２２ａを回路基板に形成されている配線パタ−ンに接続し、金属線１８、１９を通してＬＥＤ素子１０のｎ側電極１６とｐ側電極１７に通電すると、チップ型ＬＥＤからは電流拡散膜１５を通して出力光が矢視Ｐ方向に放射される。
【０００７】
図４の構成では、チップ型ＬＥＤの出力光はＬＥＤ素子１０の電流拡散膜１５を通して放射されるが、電流拡散膜１５は適宜の導電材で形成されており、出力光の一部は電流拡散膜１５で減衰する。すなわち、電流拡散膜１５の光の透過率は５０〜６０％程度の値に止まり、発光層からの出力光が電流拡散膜１５を透過する際に４０〜５０％の光損失が発生する。このため、チップ型ＬＥＤの発光効率が低下するという問題がある。また、出力光の放射面にｐ側電極１７が配置されているので、この部分では放射面に影が形成されることになり、外部に均等に出力光が放射されないという問題がある。
【０００８】
そこで、このような問題を解消するために図７の縦断側面図に示すような構成のチップ型ＬＥＤが開発されている。図６と同じ部分には同一の符号を付している。図７において、２４、２５はハンダバンプ（補助電極）である。ハンダバンプ２４、２５により、ＬＥＤ素子１０のｎ側電極１６、ｐ側電極１７と一対の電極（導電接続部）２１、２２とを接続する。
【０００９】
一対の電極２１、２２、ハンダバンプ２４、２５を介してｎ側電極１６とｐ側電極１７とに通電することにより、チップ型ＬＥＤからはサファイア基板１１を通して出力光が矢視Ｑ方向に放射される。図５の構成では、出力光の放射面を透明なサファイア基板１１側に設定しているので、出力光は減衰することなく外部に放射される。このためチップ型ＬＥＤの発光効率が改善される。また、放射面に影が発生することもないので外部に均等に出力光が放射されるという利点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５のチップ型ＬＥＤにおいては、ｎ側電極１６、ｐ側電極１７と一対の電極２１、２２とをハンダバンプ２４、２５により接続する構成であり、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７とハンダバンプ２４、２５とは精度良く位置合わせすることが必要となる。このため、ＬＥＤ素子の電極と、基板に形成した一対の導電接続部との接続作業が困難であり、このため、製品の歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような問題に鑑み、発光効率を改善すると共に、ＬＥＤ素子の電極と、基板に形成した導電接続部との接続を簡単に行なえる構成として、製品の歩留まりを向上したチップ型発光ダイオ−ドの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、チップ型発光ダイオードの製造方法を、透明板の表面に銅層を形成し、その銅層の一部を除去して開口部を形成し、前記開口部を挟んだ両側の銅層の表面にスルーホールを有する白色基板を貼付け、その白色基板の上面と側面およびスルーホールの内周壁面並びに前記開口部の透明板上に銅メッキ層を形成し、前記開口部の透明板上に位置する前記銅メッキ層の一部を除去し、除去後、前記銅メッキ層の表面に金メッキ層を形成し、次いで前記スルーホールの位置で前記透明板を切断して基体を形成し、その基体の前記白色基板と前記透明板とで形成された凹部の透明板の表面に、サファイア基板上に窒素を含む化合物半導体層を積層し発光層と電流拡散膜が形成された発光ダイオ−ド素子のサファイア基板を透明ペ−ストでダイボンデングし、前記発光ダイオ−ド素子の電極と前記透明板上の前記金メッキ層の導電接続部とを金属線で電気的に接続し、そのあと前記凹部内に白色樹脂を充填し、前記発光ダイオ−ド素子および前記金属線を前記白色樹脂でモ−ルドする構成とすることによって達成される。
【００１３】
本発明によるチップ型発光ダイオ−ドは、回路基板に装着するとき、白色基板の上面に形成した金メッキ層を回路基板の電極に接続する。このとき透明ペ−ストとの接触面を除いて発光ダイオ−ド素子の全周が白色樹脂モ−ルドで被覆されているので、出力光は側面や下部から漏出することなくすべて前方に放射される。また、発光層の出力光を透明板側から放射させるので、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するｐ側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、発光ダイオ−ドの発光効率が改善され、外部に均等に出力光を放射することができる。
【００１４】
このように、発光ダイオ−ド素子の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としているので、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧（Ｖｆ）の低下のみを考慮すれば良いことになり、順方向電圧（Ｖｆ）の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となる。
【００１５】
更に、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部の金メッキ層とを金属線によりワイヤボンデングにより接続しているので、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部との電気的接続の構成が簡単になり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図２は、本発明のＬＥＤ素子を搭載する基体形成の工程を一部断面の縦断側面図で示している。図２（１）でエポキシ樹脂等を用いた透明板２の表面に銅（Ｃｕ）箔を貼付る等によりＣｕ層３を形成する。次に、図２（２）に示すようにＣｕ層３の一部を除去して開口部３ａを設ける。
【００１７】
続いて図２（３）に示すように、開口部３ａを挟んだ両側のＣｕ層３の表面に白色基板４ａ、４ｂを貼付る。この白色基板４ａ、４ｂには、それぞれスルーホール４ｘ、４ｙが形成されている。次に、図２（４）に示すように、白色基板４ａ、４ｂの表面および側面と、スルーホール４ｘ、４ｙの内周壁面、前記Ｃｕ層３の開口部３ａに相当する透明板２の表面に、Ｃｕメッキ層５を形成する。
【００１８】
次に図２（５）に示すように、透明板２の表面に形成されたＣｕメッキ層５の一部をエッチングにより除去して開口部５ａを形成する。続いて、残留しているＣｕメッキ層５の表面に金（Ａｕ）メッキ層６ａ、６ｂを形成する。このような処理を実施してから図２（５）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の位置で切断し、図２（６）に示すようなＬＥＤ素子を搭載する基体を完成させる。７ａ、７ｂは、ＬＥＤ素子のｎ側電極およびｐ側電極と電気的に接続される一対の電極（導電接続部）である。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に係るチップ型ＬＥＤの製造工程を図１の一部断面で示す縦断側面図により説明する。図１においては、図２（６）で得られた基体と同じ部分には同一の符号を付している。図１（１）に示すように、透明板２の表面に形成されている開口部５ａの位置に、透明ペ−スト８によりＬＥＤ素子１０をダイボンデングにより搭載する。
【００２０】
また、ｎ側電極１６は金属線１８で電極７ａとワイヤボンデングにより電気的に接続され、ｐ側電極１７は金属線１９で電極７ｂとワイヤボンデングにより電気的に接続される。このようなダイボンデングおよびワイヤボンデング処理は、ＬＥＤ素子を基板に搭載する際の通常の作業と同じ処理で実行される。電極７ａ、７ｂの表面にはＡｕメッキ層が形成されているので、金属線１８、１９との電気的な接続が良好に行なえる。
【００２１】
続いて図１（２）に示すように、透明板２上にダイボンデングされたＬＥＤ素子１０、およびｎ側電極１６とｐ側電極１７とをワイヤボンデングした金属線１８、１９とを、白色樹脂モ−ルド９にて封止する。この際に、白色樹脂モ−ルド９は、白色基板４ａ、４ｂの表面に形成されているＡｕ層６ａ、６ｂからは飛び出さないように、高さが調整される。
【００２２】
次に図１（３）に示すように透明板２を反転し、白色基板４ａ、４ｂの表面に形成されているＡｕ層６ａ、６ｂを下側に配置して、チップ型ＬＥＤ１を回路基板３０に実装する。当該Ａｕ層６ａ、６ｂの部分は、回路基板の配線パタ−ンと電気的に接続される。ＬＥＤ素子１０は、Ａｕ層を通して回路基板の配線パタ−ンと接続されるので、接触抵抗が少なく電気的接続が良好に行なえる。ＬＥＤ素子１０の出力光は、透明ペ−スト８、透明板２を透過して矢視Ｑ方向に放射される。なお、図１（３）の回路基板３０に代えてリ−ド端子のような導電接続部に前記チップ型ＬＥＤを実装することもできる。
【００２３】
ＬＥＤ素子１０は、透明ペ−スト８との接触面を除いて全周が白色樹脂モ−ルド９で被覆されている。このため、ＬＥＤ素子１０の側面や下部に向かって放射される出力光は白色樹脂モ−ルド９で反射されてすべて前方に放射される。また、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するｐ側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、ＬＥＤの発光効率が改善され、外部に均等に出力光が放射される。
【００２４】
このように本発明においては、ＬＥＤ素子１０の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としている。このため、従来のように電流拡散膜を通して出力光を放射する場合のように、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧（Ｖｆ）の低下のみを考慮すれば良いので、順方向電圧（Ｖｆ）の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となり、ＬＥＤ素子１０の特性が向上する。
【００２５】
また、ＬＥＤ素子１０のｐ側電極１７は、出力光の放射方向とは反対側に配置しているので、ｐ側電極１７を電流拡散膜１５のどの位置に形成しても外部に放射される出力光に影になる部分が生じない。図５の例では出力光に影の部分が生じないようにするために、ｐ側電極１７を電流拡散膜１５の隅部に精密に位置合わせして形成しており、製造工程が複雑になっていた。しかしながら、本発明の構成ではｐ側電極１７を電流拡散膜１５のどの位置に形成しても良いので、ＬＥＤの製造が容易になる。
【００２６】
上記の例では、サファイア基板上にＧａＮ系化合物半導体層を積層した窒素化合物系青色ＬＥＤの構成について説明した。本発明は、窒素化合物系青色ＬＥＤに限定されず、青色〜赤色を発色する窒素化合物系ＬＥＤに適用される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、透明ペ−ストとの接触面を除いて全周が白色樹脂モ−ルドで被覆されているので、出力光は側面や下部から漏出することなくすべて前方に放射される。また、発光層の出力光を透明板側から放射させるので、出力光を減衰させる電流拡散膜や出力光に影部を形成するｐ側電極が出力光の放射方向には配置されておらず、発光ダイオ−ドの発光効率が改善され、外部に均等に出力光を放射することができる。
【００２８】
このように、発光ダイオ−ド素子の電流拡散膜を出力光の放射方向とは反対側に配置した構成としているので、電流拡散膜の材料として光透過性が良好な材料を選定しなければならないという制約がなくなる。すなわち、電流拡散膜の特性としては順方向電圧（Ｖｆ）の低下のみを考慮すれば良いことになり、順方向電圧（Ｖｆ）の低下が少ない電流拡散膜を用いることが可能となる。
【００２９】
更に、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部とを金属線によりワイヤボンデングにより接続しているので、発光ダイオ−ド素子の電極と導電接続部との電気的接続の構成が簡単になり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の実施の形態に係るチップ型発光ダイオードの製造工程を一部断面で示す縦断側面図である。
【図２】    発光ダイオード素子を搭載する基体の製造工程を一部断面で示す縦断側面図である。
【図３】  発光ダイオードの一例を示す斜視図である。
【図４】  従来の発光ダイオードの一例を示す縦断側面図である。
【図５】  従来の発光ダイオードの他の例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１    チップ型発光ダイオード
２    透明板
３    Ｃｕ層
４ａ、４ｂ  白色基板
４ｘ、４ｙ  スルーホール
５    Ｃｕ層
６ａ、６ｂ  Ａｕメッキ層
７ａ、７ｂ  電極（導電接続部）
８    透明ペースト
９    白色樹脂モールド
１０    発光ダイオード（ＬＥＤ素子）
１１    サファイア基板
１２    ｎ型層
１３    活性層
１４    ｐ型層
１５    電流拡散膜
１６    ｎ側電極
１７    ｐ側電極
１８、１９  金属線
２０    基板
２４、２５  ハンダバンプ
３０    回路基板
【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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