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JP2007134376A - 発光ダイオード装置及びその製造方法 - Google Patents

発光ダイオード装置及びその製造方法 Download PDF

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Hajime Takasaki
一 高崎
Koichi Hatakeyama
幸一 畠山
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Akita Electronics Systems Co Ltd
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Akita Electronics Systems Co Ltd
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Abstract

【課題】安定動作する高出力の白色発光ダイオード装置を提供する。
【解決手段】白色発光ダイオード装置は、透明な絶縁性樹脂からなりかつ樹脂中に黄色蛍光体が分散された封止体と、封止体の一端から突出延在する平坦な第1の電極板と、封止体の他端から突出延在する平坦な第2の電極板と、封止体内に位置し、p電極が第1の電極板に接続され、n電極が第2の電極板に接続される青色発光ダイオードチップとを有し、第1の電極板及び第2の電極板は一定厚さの平坦な板状体からなり、第1及び第2の電極板の下面は封止体の下面に露出している。封止体内の第1及び第2の電極板部分には、貫通孔、周縁が引っ込んだ部分が設けられるとともに一部の下面は除去されて薄くなっている。貫通孔、開口、引っ込んでできた空間部分、薄くしてできた空間部分及び対面する第1の電極板と第2の電極板との間の開口は、封止体を形成する樹脂で埋められている。
【選択図】図1

Description

本発明は発光ダイオード(LED)の製造技術に係わり、特に、高輝度白色発光ダイオード装置及びその製造方法に適用して有効な技術に関する。
発光ダイオードは、使用する化合物半導体の違いにより所望の色を発光させることができる。発光ダイオードを用いて白色光を得る方法としては、光の3 原色であるB(青)、G(緑)、R(赤)の各発光ダイオードチップをバランスよく配置して白色光を得る方法、青色光を発光する発光ダイオードチップ(青色チップ)または紫色光を発光する発光ダイオードチップ(紫色チップ)と蛍光体材料を組み合わせて白色光を得る方法が知られている(例えば、非特許文献1)。
単一のチップを使用して白色光を得る方法としては、青色チップの場合は、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)などの黄色の発光特性を持つ蛍光体(黄色蛍光体)を分散させた樹脂でチップを覆うことによって白色光を得ることができる。また、紫色チップの場合は、BGRの3色蛍光体を分散させた樹脂でチップを覆うことによって白色光を得ることができる。
単一のチップを組み込んだ高出力白色発光ダイオード装置(高出力白色LED)の例としては、非特許文献1にも記載されているとおり、熱伝達性の良好な基板上にパッケージを固定し、かつパッケージの内底上にチップを固定する構造が知られている。チップで発生した熱はパッケージの底板を通って基板に伝わり、面積の広い基板から外部に放散される。また、同文献にも記載されているが、基板とパッケージとの間に銅製のヒートシンクを介在させて熱の伝達性を良好とする構造が知られている。
また、同文献に開示されている製品の中には、封止体の両端から幅が広いリード(電極板と呼称する)が延在したものもある。このリードは途中で階段状に一段屈曲したオフセット構造となっている。
日経BP社発行「日経エレクトロニクス」2005年4月25日号、80頁乃至93頁
従来の白色発光ダイオード装置は、例えば、非特許文献1に記載されているように、基板上にパッケージを固定し、パッケージの内底上にチップを固定する構造あるいは、さらに基板とパッケージとの間にヒートシンクを介在させる等、部品点数が多く、製造コストの低減が妨げられている。
また、封止体の両端からリード(電極板)を延在させる高出力白色LEDは、リード(電極板)がオフセット構造となっているため、LEDを実装する実装基板に接触するリード(電極板)の面積が小さくなり、LEDで発生した熱を実装基板に伝達する伝達面積が小さい。
本発明の目的は、放熱特性が良好な発光ダイオード装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄型化が図れる発光ダイオード装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、部品点数が少なく製造コストの低減が図れる発光ダイオード装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、放熱特性が良好で薄型化が可能な安価な白色発光ダイオード装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)白色発光ダイオード装置は、
第1の面及び前記第1の面の反対面となる第2の面並びに前記第1の面の周縁と前記第2の面の周縁を繋ぐ複数の側面を有する透明な絶縁性の樹脂からなり、前記樹脂には黄色蛍光体が分散されて内在される封止体と、
一端側が前記封止体の内側に位置し、他の一端側が前記側面から前記封止体の外側に突出し、第1の面が前記封止体内に位置し、前記第1の面の反対面となる第2の面が前記封止体の第2の面側に露出する平坦な板状体からなる導電性の第1の電極板と、
前記第1の電極板に対して直列配置となり、一端側が前記封止体の内側に位置するとともに少なくとも一部周面が前記第1の電極板の周面に対面し、他の一端側が前記側面から前記封止体の外側に突出し、第1の面が前記封止体内に位置し、前記第1の面の反対面となる第2の面が前記封止体の第2の面側に露出する平坦な板状体からなる導電性の第2の電極板と、
前記封止体内に位置し、第1の面に形成される第1の極性を有する電極を前記第1の電極板に接続手段を介して接続し、第1の面に形成される第2の極性を有する電極を前記第2の電極板に接続手段を介して接続し、かつ青色光を発光する発光ダイオードチップとを有し、前記封止体の表面から外部に白色光を放射することを特徴とする。
また、第1の電極板と第2の電極板は以下の特徴を有する。
(イ)第1の電極板と第2の電極板は同じ寸法の厚さとなるとともに、第1の電極板の第1の面と、第2の電極板の第1の面は同一平面上に位置している。
(ロ)第1及び第2の電極板の封止体内に位置する電極板部分において、電極板の第2の面側は部分的に除去されて薄くなり、除去された部分には封止体を形成する樹脂が充填されている。
(ハ)封止体内に位置する第1の電極板の周面の少なくとも一部と、封止体内に位置する第2の電極板の周面の少なくとも一部との間には一定幅の開口が設けられ、開口には封止体を形成する樹脂が充填されている。
(ニ)第1及び第2の電極板の封止体内に位置する電極板部分には、電極板を貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔には封止体を形成する樹脂が充填されている。
(ホ)第1及び第2の電極板の封止体内に位置する電極板部分の少なくとも一部周縁は他の部分よりも引っ込んで内側に位置し、引っ込んだ部分には封止体を形成する樹脂が充填されている。
(ヘ)第1の電極板は前記封止体の1つの側面から突出し、第2の電極板は封止体の前記1つの側面の反対面となる側面から突出し、封止体から突出した前記第1及び第2の電極板部分には電極板を貫通する取付孔が設けられている。
(ト)第1及び第2の電極板の一対の対面する周縁は封止体の一対の対面する周縁と一致している。
(チ)第1及び第2の電極板は熱伝達性の良好な金属、例えば、銅または銅合金で形成されている。
また、発光ダイオードチップと第1及び第2の電極板との接続はフリップ・チップ接続となっている。即ち、発光ダイオードチップの前記第1及び第2の極性を有する電極の表面には複数のバンプ電極がそれぞれ一列または複数列配置形成され、第1及び第2の電極板の第1の面には発光ダイオードチップの前記バンプ電極に対応して導電性のランドが形成され、発光ダイオードチップのバンプ電極が前記ランドに接続されている。前記ランドは、電極板に金線をネイルヘッドボンディングした後金線を接続部分の近傍から分断して形成する金スタッド電極からなっている。発光ダイオードチップと第1及び第2の電極板との間の空間は、封止体を形成する樹脂とは異なる絶縁性のアンダーフィル樹脂層で埋められている。
このような発光ダイオード装置は、
(a)第1の極性を有する電極と第2の極性を有する電極を第1の面に有し、かつ青色光を発光する発光ダイオードチップを準備する工程、
(b)第1の面及び前記第1の面の反対面となる第2の面を有し、
矩形状の枠と、前記枠内に位置し、一部の周面が対面して直列配置されかつ連結部で前記枠に支持される第1の電極板及び第2の電極板とからなる製品形成部を少なくとも一つ有し、
前記製品形成部の前記対面する側の前記第1の電極板部分及び前記第2の電極板部分の第1の面には前記半導体チップが重ねられる構造となる一定の厚さの平坦な板状体からなる銅板または銅合金板製のリードフレームを準備する工程、
(c)前記半導体チップの第1の面を前記第1及び第2の電極板部分の前記第1の面に重ね、前記半導体チップの前記第1の極性を有する電極を前記第1の電極板に接続手段によって接続するとともに、前記半導体チップの前記第2の極性を有する電極を前記第2の電極板に接続手段によって接続する工程、
(d)前記第1及び第2の電極板の第2の面と前記半導体チップから離れた前記第1の電極板部分及び前記第2の電極板部分とを露出させ、前記半導体チップ及び前記第1及び第2の電極板部分を覆うように前記リードフレームの第1の面側に、内部に黄色蛍光体を分散させてなる絶縁性の樹脂によって選択的に樹脂層を形成する工程、
(e)前記連結部及び不要な樹脂層を切断除去する工程、によって製造される。
また、前記工程(c)と前記工程(d)との間に、(f)前記半導体チップの第1の面と、これに対面する前記第1及び第2の電極板部分との間の空間を絶縁性のアンダーフィル樹脂層で埋める工程、を有する。
また、前記工程(a)では、発光ダイオードチップの第1及び第2の極性を有する電極の表面に複数のバンプ電極を一列または複数列それぞれ配置形成し、前記工程(b)では、発光ダイオードチップが重なる第1及び第2の電極板部分の第1の面には発光ダイオードチップのバンプ電極に対応して導電性のランドを形成し、前記工程(c)では、発光ダイオードチップのバンプ電極を第1及び第2の電極板部分に設けられるランドに接続する。前記ランドは、電極板に金線をネイルヘッドボンディングした後、接続部分の近傍から金線を分断して形成する金スタッド電極で形成する。
また、前記工程(b)で準備するリードフレームにおいては、製品形成部の第1及び第2の電極板の各部を以下のように製造しておき、前記工程(d)で以下のように樹脂層を形成する。
(イ)工程(b)では第1及び第2の電極板の樹脂層で覆われる電極板部分の第2の面側を部分的に除去して薄く形成し、工程(d)では前記除去された部分に樹脂層を形成する樹脂を充填する。
(ロ)工程(b)では第1及び第2の電極板の樹脂層で覆われる電極板部分において、第1の電極板と第2の電極板の対面する周面間を一定幅の開口となるように形成し、工程(d)では前記開口に樹脂層を形成する樹脂を充填する。
(ハ)工程(b)では第1及び第2の電極板の樹脂層で覆われる電極板部分に電極板を貫通する貫通孔を形成し、工程(d)では前記貫通孔に樹脂層を形成する樹脂を充填する。
(ニ)工程(b)では第1及び第2の電極板の樹脂層で覆われる電極板部分の少なくとも一部周縁を他の部分よりも引っ込んで内側に位置するように形成し、工程(d)では前記引っ込んだ部分に樹脂層を形成する樹脂を充填する。
(ホ)工程(b)では樹脂層で覆わない第1及び第2の電極板部分に電極板を貫通する取付孔を形成し、工程(d)では前記取付孔が設けられた第1及び第2の電極板部分に樹脂層を形成しない。
(ヘ)工程(b)では枠に連結部を介して支持される第1の電極板及び第2の電極板を形成し、工程(d)では樹脂層を前記連結部上にまで形成し、さらに工程(e)では樹脂層と連結部を共に切断する。
(2)上記(1)の構成において、前記封止体には前記黄色蛍光体に代えてBGR蛍光体が分散されて内在され、前記発光ダイオードチップは紫色光を発光する発光ダイオードチップとなり、封止体の表面から外部に白色光を放射する構成になっている。
このような発光ダイオード装置の製造においては、上記(1)の発光ダイオード装置の製造方法において、工程(a)では、発光ダイオードチップとして紫色光を放射する紫色発光ダイオードチップを準備し、工程(d)では、BGR蛍光体を分散させた樹脂によって樹脂層を形成する。
(3)上記(1)または(2)の構成において、前記開口を交互に蛇行させて第1の電極板と第2の電極板の封止体内に位置する電極板部分を櫛歯状に噛み合う構造にする。また、発光ダイオードチップの各電極は前記櫛歯状の電極板部分に接続される構成になっている。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記(1)の手段によれば、(a)発光ダイオード装置の下面には第1及び第2の電極板の第2の面(下面)が平坦な状態で露出している。また、第1及び第2の電極板の第1の面(上面)にはフリップ・チップ接続で発光ダイオードチップが搭載されている。この結果、発光ダイオード装置を実装基板に実装した場合、発光ダイオードチップで発生する熱は、実装基板に対して広い面積で接触する第1及び第2の電極板の第2の面から実装基板に放散されることになり、放熱特性が向上し、発光ダイオードは安定動作する。また、放熱特性の向上により、発光ダイオード装置の寿命が長くなる。従って、熱特性が優れた高出力白色発光ダイオード装置を提供することができる。
(b)第1及び第2の電極板の封止体で覆われる電極板部分においては、薄い電極板部分の下側に封止体を形成する樹脂が充填され、樹脂によって薄い電極板部分を抱えるように支持するため、封止体による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(c)第1及び第2の電極板の封止体で覆われる電極板部分においては、第1及び第2の電極板の対面部分の開口には封止体を形成する樹脂が充填されていることから、封止体による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(d)第1及び第2の電極板の封止体で覆われる電極板部分においては、電極板を貫通する貫通孔に封止体を形成する樹脂が充填されていることから、封止体による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(e)封止体から突出する第1及び第2の電極板部分には取付孔が設けられていることから、この取付孔を利用して発光ダイオード装置を実装基板に取り付けることができる。例えば、ビスを取付孔に挿入し、このビスを実装基板にネジ止めすることによって発光ダイオード装置の第1及び第2の電極板を実装基板に密着させた状態で強固に固定することができる。この結果、実装基板と電極板の接触状態はより緊密となり、熱放散特性がさらに向上する。
(f)第1及び第2の電極板は熱伝達性の良好な銅または銅合金で形成されていることから、発光ダイオード装置の外部への放散性が向上する。
(g)発光ダイオードチップと第1及び第2の電極板との接続はフリップ・チップ接続となり、発光ダイオードチップのバンプ電極は熱伝達性(熱電導性)の良好な金線からなる金スタッド電極(ランド)に接続される構造となっている。従って、発光ダイオードチップで発生した熱を第1及び第2の電極板に速やかに伝達できることになる。
(h)バンプ電極は、第1及び第2の極性を有する電極の表面(電極面)に一列または複数列と多数配置形成されている。この結果、発光ダイオードチップで発生した熱は、各バンプ電極及びこのバンプ電極に接続されるランドから速やかに第1及び第2の電極板に伝導される結果、放熱特性が良好となり、発光ダイオードの安定動作が可能になる。
(i)バンプ電極は、第1及び第2の極性を有する電極の表面(電極面)に一列または複数列と多数配置形成されていることから、発光ダイオードチップの極性の異なる二つの電極面(p電極面,n電極面)において給電箇所が多数箇所となる。この結果、発光ダイオードチップのpn接合全体に電圧が印加されるようになり、pn接合全体での発光効率が良好となり、出力が向上し、高出力発光ダイオード装置とすることができる。
(j)発光ダイオードチップと電極板は複数のバンプ電極とランドとの接続であり、広い面積を一層の半田等の接合材で固定する接続ではないことから、発光ダイオードチップを傾斜させることなく接続することができ、発光ダイオード装置の薄型化が達成できる。即ち、発光ダイオードチップのp電極及びn電極をそれぞれ単一層である半田層等の接合材で電極板に接続した場合、接合材(半田)を一時的に溶かして接続する際、接合材(半田)の表面張力によって発光ダイオードチップが浮き上がりかつ傾斜して電極板に固定される場合がある。このような場合、発光ダイオードチップの上端(上縁)は高くなり、この上端部分を覆う樹脂の厚さは薄くなる。また、最悪の場合には上端は樹脂の外側に突出し、封止体による耐湿性は低下してしまう。これを防ぐためには、発光ダイオードチップが傾斜して接続されることを想定して発光ダイオードチップを覆う樹脂の厚さを決定する必要があり、発光ダイオード装置が厚く(高く)なってしまう。しかし、複数の金スタッド電極とバンプ電極との接続では、接合材によって発光ダイオードチップが浮き上がったり、あるいは傾斜することもないことから、発光ダイオードチップ上の樹脂の厚さを耐湿性を維持するに充分な最小限の厚さとすることができるため、発光ダイオード装置の薄型化が達成できる。
(k)発光ダイオードチップと電極板との間には、封止体を形成する樹脂とは異なるアンダーフィル樹脂層が充填されている。アンダーフィル樹脂は、封止体を形成する樹脂に比較して流動性が良好であることから、林立するバンプ電極と金スタッド電極(ランド)とによる接続柱の間の空間に隙間なく流入するようになる。この結果、複数のバンプ電極とランドとの接続であっても発光ダイオードチップと電極板との間に気泡を含むことなく封止が可能になり、封止特性が向上する。
(l)発光ダイオード装置は、一枚のリードフレームに設けられた第1及び第2の電極板上に発光ダイオードチップをフリップ・チップ接続する。その後、第1及び第2の電極板と発光ダイオードチップとの隙間をアンダーフィル樹脂層で埋め、ついで樹脂層を形成し、さらに樹脂層共々リードフレームを切断することによって発光ダイオード装置を複数製造するため、工数が少なく、製造コストの低減が図れる。
(m)上記(l)に示すように、発光ダイオード装置の製造においては、リードフレーム,発光ダイオードチップ、アンダーフィル樹脂層及び封止体(樹脂層)と部品点数が少ないことから製造コストの低減を図ることができる。
前記(2)の手段による発光ダイオード装置においても高出力の白色発光ダイオード装置を提供することができる。前記(2)の手段の場合も上述する上記(1)の手段と同様に各効果を有する。
前記(3)の手段による発光ダイオード装置にあっては、第1の電極板と第2の電極板を封止体内において櫛歯状に噛み合う構造としてあることから、第1の電極板と第2の電極板との噛み合わせ強度が強くなるので、外部応力に対する機械的強度が向上する。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1乃至図10は本発明の実施例1である高出力白色発光ダイオード装置及びその製造方法に係わる図である。図1乃至図4は発光ダイオード装置の構造に係わる図であり、図5乃至図10は発光ダイオード装置の製造方法に係わる図である。
実施例1の発光ダイオード装置1は、図1乃至図4に示すように、外観的には、偏平な四角形状の封止体2と、この封止体2の一つの側面の下部から突出する平板状の電極板(第1の電極板)3と、前記側面の反対面となる一つの側面の下部から突出する平板状の電極板(第2の電極板)4とを有し、封止体2の両端から突出する前記電極板部分には電極板3,4を貫通する取付孔5が設けられている。図1は発光ダイオード装置の斜視図、図2は図1のA−A線に沿う断面図、図3は透明な封止体を取り除いた発光ダイオード装置の状態を示す斜視図である。図4は発光ダイオード装置を構成する各部品の斜視図であり、図4(a)は一対の電極板、図4(b)は一対の電極板に形成される金スタッド電極、図4(c)は半導体チップを示す図である。
封止体2は、直列状態に配置される一対の電極板3,4の対面する内端側の第1の面6(図1では上面)側を封止する構造となっている。封止体2は、第1の面2a(図1では上面)及び第1の面の反対面となる第2の面2b(図1では下面)並びに第1の面2aの周縁と第2の面2bの周縁を繋ぐ複数の側面(4つの側面2c〜2f)を有する形状になっている。封止体2の対面する一対の側面2c,2eは、図1に示すように、電極板3,4を横切るように配置され、残りの一対の側面2d,2fは前述のように電極板3,4の縁に沿うように延在している。
また、図2に示すように、電極板3,4の第1の面6の反対面となる第2の面7(図1及び図2では下面)は封止体2の第2の面2b側に露出している。また、電極板3,4の第2の面7と、封止体2の第2の面2bは略同一平面上に位置している。後述するが、発光ダイオード装置1は、発光ダイオード装置を形成する製品形成部をマトリックス状に配置した一定の厚さ寸法の平坦板からなるリードフレームを使用して製造する。製品形成部には第1の電極板3及び第2の電極板4が形成されている。また、発光ダイオード装置1の製造の最終工程では、リードフレームを製品形成部の縁に沿うように縦横にダイシングブレードで切断する。この結果、電極板3,4は分離するとともに、電極板3,4の第1の面6は同一平面上に位置し、電極板3,4の第2の面7は同一平面上に位置することになる。
前記ダイシングブレードによる切断において、リードフレームに形成した樹脂層をリードフレーム共々切断して前記樹脂層から封止体2を形成する。この切断の際、第1の電極板3及び第2の電極板4の縁部分が切断されるため、電極板3,4の一対の対面する周縁の一部が封止体2の一対の側面2d,2fと一致して重なる構造となる。また、封止体2の両端(側面2c,2e)から突出する電極板3,4の幅は一定幅となり、封止体2の一対の側面2d,2f間の長さ(幅)と同じ寸法となる。第1の電極板3及び第2の電極板4は、例えば、銅板で形成されている。
封止体2内には、青色光を発光する発光ダイオードチップ8が位置する。封止体2は発光ダイオードチップ8で発光する光を封止体2の外側に透過させるため、透明な絶縁性の樹脂で形成されている。透明な絶縁性の樹脂としては、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂に比較して耐紫外線劣化と耐熱劣化に優れたシリコーン樹脂が使用される。また、発光ダイオード装置1が白色光を発光するように、封止体2を形成する樹脂内には黄色蛍光体が分散されて内在するように形成されている。黄色蛍光体としては、黄色の発光特性を持つイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)が使用されている。
発光ダイオードチップ8は、図2及び図3に示すように、接続手段としてフリップ・チップ接続によって電極板3,4に接続されている。図4(a)は第1の面6にランド9を複数形成した電極板3,4を示す斜視図である。ランド9は、例えば、図4(b)に示すように、金スタッド電極からなっている。この金スタッド電極は、電極板3,4に金線をネイルヘッドボンディングした後、接続部分の近傍から金線を分断することによって形成される。ネイルヘッドボンディングする筒状のボンディングツール(キャピラリ)は先端が球状化された部分(ボール部分)を押し潰す結果、金スタッド電極は図4(b)の模式図で示すような形状になる。これらランド9は、発光ダイオードチップ8の第1の面8aに設けられたバンプ電極11に対応して設けられる。
発光ダイオードチップ8は、サファイアやSiCからなる基板上にGaNをエピタキシャル成長させかつ所望の半導体層を形成し、さらに加工を加えてなる青色光を発光する四角形状の発光ダイオードチップである。図4(c)に示すように、発光ダイオードチップ8の第1の面8aには、第1の極性を有する電極12(例えば、アノード電極[p電極])、及び第2の極性を有する電極13(例えば、カソード電極[n電極])が設けられている。図4(c)は発光ダイオードチップ8の第1の面8aを上面とした模式的斜視図であり、実線枠領域がアノード電極12であり、より面積が大きい左側の実線線枠領域がカソード電極13である。そして、各電極面には一列または複数列にバンプ電極11が形成されている。特に限定はされないが、アノード電極12の電極面には複数のバンプ電極11が一列設けられ、カソード電極13の電極面には複数のバンプ電極11が複数列設けられている。
カソード電極13の電極面に設けられる複数列のバンプ電極11は、図では6列となっている。これらの列において、左端の列とその右隣の列との間が他の列と列の間隔よりも広くなっている。これは、図4(a)に示すように、第2の電極板4が部分的にしか存在しないことによる。即ち、発光ダイオードチップ8において、前記左端の列とその右隣の列との間の広い幅の空間にバンプ電極11を設けても、このバンプ電極11は電極板3,4には接続されないことになる。従って、発光ダイオードチップ8のバンプ電極11の配列は、電極板3,4のパターンによって変化する。しかしながら発光ダイオードチップ8に対する給電箇所(給電点)が出来るだけ均一になるようにバンプ電極11を配置(均一配置)する必要がある。均一配置は発光ダイオードチップのpn接合各部を均一に発光させることによって高出力化に繋がる。また、均一配置は、発光ダイオードチップで発生する熱をバンプ電極11からランド9を通して電極板3,4に効率的に伝達することができ、発光ダイオード装置1の放熱特性を向上させることができる。
図2では、発光ダイオードチップ8の第1の面8aに設けられたバンプ電極11と、第1の電極板3及び第2の電極板4のランド9(金スタッド電極)との接続部分を接続部14として示す。
また、図2に示すように、発光ダイオードチップ8と第1の電極板3及び第2の電極板4との間の空間は絶縁性の樹脂からなるアンダーフィル樹脂層15で埋められている。アンダーフィル樹脂層15は封止体2を形成する樹脂よりも充填時は流動性が良好である。この結果、発光ダイオードチップ8の第1の面8aと、第1の電極板3及び第2の電極板4の第1の面6との狭い隙間を気泡を残すことなくアンダーフィル樹脂層15で塞ぐようになり、発光ダイオード装置1の耐湿性が向上する。
一方、図4(a)に示すように、電極板3,4の封止体2によって覆われる電極板部分は、封止体2を形成する樹脂との接合性(接着性)を高くするため実施例では各種の工夫をしてある。図4(a)のaで示す領域が電極板3,4における封止領域である。
第2の電極板4の封止体2で覆われる部分(封止電極板部分)は、図4に示すように、封止体2の幅と同じ幅となる同一幅部分4aと、この同一幅部分4aの右端側に突出する同一幅部分4aよりは僅かに幅が狭くなる中幅部分4bと、この中幅部分4bの右端側に括れ部分4cを介して延在する小幅部分4dとからなっている。発光ダイオードチップ8のカソード電極13の一列のバンプ電極11に対応するように、中幅部分4bには1列のランド9が設けられている。また、発光ダイオードチップ8のカソード電極13の5列のバンプ電極11に対応して、小幅部分4dには5列のランド9が設けられている。また、同一幅部分4aには第2の電極板4を貫通する貫通孔4eが設けられている。この貫通孔4eには、図2に示すように、封止体2を形成する樹脂が充填されている。この樹脂の充填によって封止体2と第2の電極板4との接合性が強固になる。
また、図1及び図2に示すように、第2の電極板4の第2の面7において、その両側は同一幅部分4aの途中部分から括れ部分4cにわたる部分は所定厚さ除去されて薄くなっている。そして、この除去された部分には、図2に示すように、封止体2を形成する樹脂が充填されている。この樹脂の充填によって封止体2と第2の電極板4との接合性が強固になる。第2の電極板4の発光ダイオードチップ8が固定される部分は、電極板は薄くならず、効率的に熱を実装基板に伝達できる構造になっている。
第1の電極板3の封止体2で覆われる部分(封止電極板部分)は、図4に示すように、封止体2の幅と同じ幅となる同一幅部分3aと、この同一幅部分3aの左端側に突出し同一幅部分3aよりは僅かに幅が狭くなる中幅部分3bと、中幅部分3bの両側に離れて配置されかつ前記同一幅部分3aの左端側から延在する細い細片部3cとからなっている。同一幅部分3aには、第1の電極板3を貫通する貫通孔3fが設けられている。この貫通孔3fには、図2に示すように、封止体2を形成する樹脂が充填されている。この樹脂の充填によって封止体2と第1の電極板3との接合性が強固になる。
また、細片部3cの外側の縁において、一部の縁部分は他の部分よりも引っ込んで内側に位置している。引っ込んだ部分3dには封止体2を形成する樹脂が充填されている。引っ込んだ部分3dには隣り合わせて突出部3gが位置している。この突出部3gの先端は封止体2の側面(側面2dまたは側面2f)に露出している。第2の電極板4においては中幅部分4bの両側が引っ込んだ部分となっている。また、細片部3cの内側は張り出し、この張り出し部3eの先端面は小幅部分4dの側面に近接して対面している。
そして、第1の電極板3の周面の少なくとも一部と、第2の電極板4の周面の少なくとも一部との間には一定幅の開口17が設けられている。開口17には封止体2を形成する樹脂が充填され、電極板3,4と封止体2との接着強度を高める構造になっている。開口17は、細片部3cと同一幅部分4a及び中幅部分4bとの間、及び張り出し部3eと小幅部分4dとの間に形成され、屈曲している。
さらに、第1の電極板3においては、同一幅部分3aと、この同一幅部分3aから延在する中幅部分3b及び細片部3cとによって細い溝3jが設けられている。この細い溝3jは開口17に連なっている。また、第2の電極板4においては、括れ部分4c及び中幅部分4b並びに小幅部分4dとによって細い溝4jが設けられている。この細い溝4jは開口17に連なっている。
上記のように電極板3,4に、貫通孔3f,4e、中幅部分3b、細片部3c、引っ込んだ部分3d、張り出し部3e、中幅部分4b、括れ部分4c、小幅部分4dを形成し、かつ開口17及び細い溝3j,4jを形成している。これにより、第1の電極板3と第2の電極板4の周縁間の対面部分は複雑に噛み合う構造になる。そして、この噛み合う空間部分には封止体2を形成する樹脂が入り込むことから、電極板3,4と樹脂との接触面積の増大及び噛み合い構造の増大が図れ、封止体2と電極板3,4との接着力が向上する。この封止体2と電極板3,4との接着力は、電極板3,4の一部を薄くし、かつ薄くした空間部分に樹脂が入る構造にすることによってさらに増強される。
ここで、発光ダイオード装置1の各部の寸法の一例を挙げる。第1の電極板3及び第2の電極板4の幅は5mmであり、第1の電極板3の端から第2の電極板4の端までの長さは12mmであり、電極板の厚さは厚い部分は0.2mm、薄い部分は0.1mmである。第1の電極板3及び第2の電極板4に固定される発光ダイオードチップ8は縦2mm、横2.5mmで厚さ0.2mmである。封止体2の幅は電極板の幅と同じ5mmであり、封止体2の長さは6mmであり、厚さは0.8mmである。
つぎに、本実施例1の発光ダイオード装置1の製造方法について、図5乃至図10を参照して説明する。図5(a)〜(g)は発光ダイオード装置の製造方法を示す工程断面図である。
実施例1の発光ダイオード装置の製造方法においてはリードフレーム20が準備される。リードフレーム20は熱伝導性の良好な平坦構造の金属板をパターニングした構造になっていて、複数の製品形成部21をマトリックス状に配置した構成になっている。リードフレーム20は銅あるいは銅合金等熱電導性の良好な金属板はで形成される。実施例では、銅板によって形成されたリードフレームを使用する例で説明する。
リードフレーム20は、図6に示すように、厚さ0.2mmの銅板を、図4に示すような電極板パターンに形成した四角形の製品形成部21を複数有する構造になっている。図6のリードフレーム20では、製品形成部21が4列4行にマトリックス状に配置された構造になっている。図6のX方向が列方向であり、Y方向が行方向である。リードフレーム20は最外周部分は矩形枠構造からなる枠部22を有し、この枠部22内に4列4行に製品形成部21を配置したパターンになっている。
製品形成部21は、図7に示すように第1の電極板3(右側)及び第2の電極板4(左側)を直列に配置したパターンとなるとともに、第1の電極板3及び第2の電極板4の外周部分に部分的に連結部23を有するパターンとなっている。発光ダイオード装置の製造の最終段階では、リードフレーム20は縦横に切断されるが、この切断時連結部が切断除去されて図4に示す構造(パターン)となる。
図7は切断前の連結部23が存在する製品形成部21を示すパターンである。連結部23は、第1の電極板3においては右端中央部分、同一幅部分3aの両側部分、突出部3gの先端部分に設けられ、第2の電極板4においては左端中央部分、同一幅部分4aの両側部分に設けられている。
製品形成部21の第1の電極板3及び第2の電極板4に設けられる連結部23は、リードフレーム20の枠部22あるいは隣接配置される製品形成部21の第1の電極板3または第2の電極板4に連結される。マトリックスの最外周に位置する製品形成部21の外周側に位置する連結部23は枠部22に連結され、それ以外の連結部23は隣接する製品形成部21の第1の電極板3又は第2の電極板4に連結される。マトリックスの最外周よりも内側に位置する製品形成部21の各連結部23は隣接する製品形成部21の第2の電極板4または第1の電極板3に連結される。
図5では単一の製品形成部21を示す。図5(a)に示すように、製品形成部21において、第1の電極板3及び第2の電極板4は、リードフレーム20の第2の面7側が所定深さ除去されて薄くなっている。この除去は、例えば、エッチング(ハーフエッチング)によって行われる。リードフレーム20は、0.2mmの厚さとなることから、エッチングされた部分の厚さは0.1mmとなる。エッチング領域は、第1の電極板3においては中幅部分3bよりも外側の細片部3cと、引っ込んだ部分3dと、張り出し部3eであり、第2の電極板4においては中幅部分4bよりも外側の同一幅部分4aの開口17に対面する一部である。図5において、20aはエッチングによる除去空間20aである。
発光ダイオードチップ8が取り付けられる領域は、発光ダイオードチップ8で発生した熱を第1の電極板3及び第2の電極板4を通して外部に伝導(放熱)する必要があることからエッチングは狭い領域としてある。
また、図示しないが、リードフレーム20の移送やリードフレーム20の位置決めに使用する円形孔や長孔等によるガイド孔を、リードフレーム20の外周部分の枠に設けてある。
つぎに、図5(b)に示すように、各製品形成部21の第1の電極板3及び第2の電極板4の第1の面6にランド9を形成する。ランド9は、既に図4(b)で説明した金スタッド電極で構成される。金スタッド電極の形成は、筒状のキャピラリで保持した金線の先端を球状化し、この球状部分をキャピラリで潰すように金線を電極板に加熱加圧して接続(ネイルヘッドボンディング)させ、その後、接続部分の近傍から金線を分断することによって形成される。金線は、例えば、25μm程度の直径で、金スタッド電極の直径は80μm程度となる。第1の電極板3及び第2の電極板4に形成する金スタッド電極(ランド9)は、図4(b)に示す発光ダイオードチップ8の第1の面8aに形成されたバンプ電極11に対応するように形成される。図4(a)には金スタッド電極(ランド9の配列状態を示してある。バンプ電極11は、アノード電極12の電極面に一列配置され、カソード電極13の電極面に6列配置されている。発光ダイオードチップ8のバンプ電極11は金バンプ電極となっている。
つぎに、図5(c)に示すように、各製品形成部21の第1の電極板3及び第2の電極上に発光ダイオードチップ8をフリップ・チップ接続する。即ち、発光ダイオードチップ8の第1の面8aに設けた各バンプ電極11を、これに対応した金スタッド電極(ランド9)に接続する。金バンプ電極(バンプ電極11)と金スタッド電極(ランド9)は加熱(例えば、320℃)と加圧(例えば、単位バンプ電極あたり50g)によって接続される。図5(c)及び図5(c)〜図5(g)では、発光ダイオードチップ8のバンプ電極11と、第1の電極板3及び第2の電極板4のランド9(金スタッド電極)との接続部分を接続部14として示す。図8はリードフレーム20の各製品形成部21に発光ダイオードチップ8を固定した状態を示す平面図である。発光ダイオードチップ8は青色光を発光する発光ダイオードチップである。
つぎに、図5(d)に示すように、発光ダイオードチップ8と第1の電極板3及び第2の電極板4との間の空間に、絶縁性の樹脂を注入し、かつ硬化処理してアンダーフィル樹脂層15を形成する。アンダーフィル樹脂としては、封止体2を形成する樹脂よりも流動性が良好である樹脂を使用する。例えば、アンダーフィル用の樹脂として、エポキシ系又はシリコーン系の樹脂を使用する。この結果、発光ダイオードチップ8の第1の面8aと、第1の電極板3及び第2の電極板4の第1の面6との狭い隙間を気泡を残すことなくアンダーフィル樹脂層15で塞ぐことができ、発光ダイオード装置1の耐湿性を向上させることができる。
つぎに、図5(e)に示すように、発光ダイオードチップ8を覆うようにリードフレーム20の第1の面6に樹脂層25を形成する。樹脂層25は、図9に示すように、リードフレーム20のY方向に沿って真っ直ぐ帯状に設ける。この樹脂層25は、第1の電極板3の同一幅部分3aの途中から第2の電極板の同一幅部分4aの途中部分に亘って設けられ、貫通孔3f及び貫通孔4eを塞ぐ。第1の電極板3及び第2の電極板4の取付孔5は樹脂層25から離れた位置にある。
樹脂層25は発光ダイオードチップ8で発光する光を封止体2の外側に透過させるため、透明な絶縁性の樹脂で形成される。透明な絶縁性の樹脂としては、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂に比較して耐紫外線劣化と耐熱劣化に優れたシリコーン樹脂が使用される。実施例ではシリコーン系の樹脂を使用する。また、発光ダイオード装置1が白色光を発光するように、樹脂層25を形成する樹脂としては、黄色蛍光体を分散して内在する樹脂を使用する。黄色蛍光体としては、黄色の発光特性を持つイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)を使用する。これにより、発光ダイオードチップ8から発光された青色光はイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)によって白色光に変わり、樹脂層25の表面から発光するようになる。
つぎに、図5(f)に示すように、リードフレーム20の第2の面7にダイシングテープ26を貼り付けてダイシングテープ26でリードフレーム20を支持させる。その後、図5(f)に示すように、ダイシングブレード27によってリードフレーム20及び樹脂層25を切断する。この切断の際、ダイシングブレード27の切断高さを調整して、ダイシングテープ26の途中深さまで切断を行うようにする。この結果、切断後も切断された部分、即ち、発光ダイオード装置1及びリードフレーム20の不要部分はダイシングテープ26に接着されたままの状態となる。
図10にはダイシングブレード27によって切断される部分を一点鎖線で示してある。図10では一点鎖線による切断線30はリードフレーム20の枠部22内としてあるが、枠部22をも切断するようにしてもよい。Y方向に沿う複数の切断線30において、左端の切断線30は第2の電極板4と枠部22との分離切断線であり、右端の切断線30は第1の電極板3と枠部22との分離切断線であり、その他の切断線30は隣接する第1の電極板3と第2の電極板4との分離切断線である。X方向に沿う複数の切断線30において、上端及び下端の切断線30は第1の電極板3及び第2の電極板4と枠部22との分離を行うとともに樹脂層25を横切るように切断する切断線である。また、その他の切断線30は隣接する第1の電極板3同士の分離と第2の電極板4同士の分離を行うとともに樹脂層25を横切るように切断する切断線である。この切断によって、樹脂層25は封止体2となる。
つぎに、ダイシングテープ26を剥がし、除去することによって、図5(g)に示すような発光ダイオード装置1を複数製造することができる。
本実施例1によれば以下の効果を有する。
(1)発光ダイオード装置1の下面には第1及び第2の電極板3,4の第2の面7(下面)が平坦な状態で露出している。また、第1及び第2の電極板3,4の第1の面6(上面)にはフリップ・チップ接続で発光ダイオードチップ8が搭載されている。この結果、発光ダイオード装置1を実装基板に実装した場合、発光ダイオードチップ8で発生する熱は、実装基板に対して広い面積で接触する第1及び第2の電極板3,4の第2の面7から実装基板に放散されることになり、放熱特性が向上し、発光ダイオードは安定動作する。また、放熱特性の向上により、発光ダイオード装置1の寿命が長くなる。従って、熱特性が良好な優れた高出力白色発光ダイオード装置1を提供することができる。
(2)第1及び第2の電極板3,4の封止体2で覆われる電極板部分においては、薄い電極板部分の下側に封止体2を形成する樹脂が充填され、樹脂によって薄い電極板部分を抱えるように支持するため、封止体2による電極板の保持状態が良好となり、電極板(第1及び第2の電極板3,4)が封止体から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(3)第1及び第2の電極板3,4の封止体2で覆われる電極板部分においては、第1及び第2の電極板3,4の対面部分の開口17には封止体2を形成する樹脂が充填されていることから、封止体2による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体2から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(4)第1及び第2の電極板3,4の封止体2で覆われる電極板部分においては、電極板を貫通する貫通孔(貫通孔3f,貫通孔4e)に封止体2を形成する樹脂が充填されていることから、封止体2による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体2から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(5)第1の電極板3及び第2の電極板4においては、貫通孔、屈曲した開口、細い溝、張り出し部、引っ込んだ部分、突出部及び薄い電極板部分となっていることから、封止体2を形成する樹脂との噛み合いが多くなる。この結果、封止体2による電極板の保持状態が良好となり、電極板が封止体2から剥離し難くなり、封止の信頼性が高くなる。
(6)封止体2から突出する第1及び第2の電極板部分には取付孔5が設けられていることから、この取付孔5を利用して発光ダイオード装置1を実装基板に取り付けることができる。例えば、ビスを取付孔5に挿入し、このビスを実装基板にネジ止めすることによって発光ダイオード装置1の第1及び第2の電極板3,4を実装基板に密着させた状態で強固に固定することができる。この結果、実装基板と電極板の接触状態はより緊密となり、熱放散特性がさらに向上する。
(7)第1及び第2の電極板3,4は熱伝達性の良好な銅で形成されていることから、発光ダイオード装置1の外部への熱放散性が向上する。
(8)発光ダイオードチップ8と第1及び第2の電極板3,4との接続はフリップ・チップ接続となり、発光ダイオードチップ8のバンプ電極11は熱伝達性(熱電導性)の良好な金線からなる金スタッド電極(ランド9)に接続される構造となっている。従って、発光ダイオードチップ8で発生した熱を第1及び第2の電極板3,4に速やかに伝達できることになる。
(9)バンプ電極11は、第1及び第2の極性を有する電極の表面(電極面)に一列または複数列と多数配置形成されている。この結果、発光ダイオードチップ8で発生した熱は、各バンプ電極11及びこのバンプ電極11に接続されるランド9から速やかに第1及び第2の電極板3,4に伝導される結果、放熱特性が良好となり、発光ダイオードの安定動作が可能になる。
(10)バンプ電極11は、第1及び第2の極性を有する電極の表面(電極面)に一列または複数列と多数配置形成されていることから、発光ダイオードチップ8の極性の異なる二つの電極面(p電極面,n電極面)において給電箇所が多数箇所となる。この結果、発光ダイオードチップ8のpn接合全体に電圧が印加されるようになり、pn接合全体での発光効率が良好となり、出力が向上し、高出力発光ダイオード装置1とすることができる。
(11)発光ダイオードチップ8と電極板(第1及び第2の電極板3,4)は複数のバンプ電極11とランド9との接続であり、広い面積を一層の半田等の接合材で固定する接続ではないことから、発光ダイオードチップ8を傾斜させることなく接続することができ、発光ダイオード装置1の薄型化が達成できる。即ち、発光ダイオードチップ8のp電極及びn電極をそれぞれ単一層である半田層等の接合材で電極板に接続した場合、接合材(半田)を一時的に溶かして接続する際、接合材(半田)の表面張力によって発光ダイオードチップ8が浮き上がりかつ傾斜して電極板に固定される場合がある。このような場合、発光ダイオードチップ8の上端(上縁)は高くなり、この上端部分を覆う樹脂の厚さは薄くなる。また、最悪の場合には上端は樹脂の外側に突出し、封止体2による耐湿性は低下してしまう。これを防ぐためには、発光ダイオードチップ8が傾斜して接続されることを想定して発光ダイオードチップ8を覆う樹脂の厚さを決定する必要があり、発光ダイオード装置1が厚く(高く)なってしまう。しかし、複数の金スタッド電極(ランド9)とバンプ電極11との接続では、接合材によって発光ダイオードチップ8が浮き上がったり、あるいは傾斜することもないことから、発光ダイオードチップ8上の樹脂の厚さを耐湿性を維持するに充分な最小限の厚さとすることができるため、発光ダイオード装置1の薄型化が達成できる。
(12)発光ダイオードチップ8と電極板(第1及び第2の電極板3,4)との間には、封止体2を形成する樹脂とは異なるアンダーフィル樹脂層15が充填されている。アンダーフィル樹脂は、封止体2を形成する樹脂に比較して流動性が良好であることから、林立するバンプ電極11と金スタッド電極(ランド9)とによる接続柱(接続部14)の間の空間に隙間なく流入するようになる。この結果、複数のバンプ電極11とランド9との接続であっても発光ダイオードチップ8と電極板(第1及び第2の電極板3,4)との間に気泡を含むことなく封止が可能になり、封止特性が向上する。
(13)発光ダイオード装置1は、一枚のリードフレーム20に設けられた第1及び第2の電極板3,4上に発光ダイオードチップ8をフリップ・チップ接続する。その後、第1及び第2の電極板3,4と発光ダイオードチップ8との隙間をアンダーフィル樹脂層15で埋め、ついで樹脂層25を形成し、さらに樹脂層25共々リードフレーム20を切断することによって発光ダイオード装置1を複数製造するため、工数が少なく、製造コストの低減が図れる。
(14)上記(13)に示すように、発光ダイオード装置1の製造においては、リードフレーム20,発光ダイオードチップ8、アンダーフィル樹脂層15及び封止体2(樹脂層25)と部品点数が少ないことから製造コストの低減を図ることができる。
図11乃至図14は本発明の実施例2である発光ダイオード装置及びその製造方法に係わる図である。図11は封止体の一部を切り欠いた発光ダイオード装置の平面図、図12は発光ダイオード装置を製造するリードフレームの製品形成部を示す平面図である。図13は発光ダイオード装置の製造において半導体チップを固定した製品形成部を示す平面図である。また、図14は発光ダイオード装置の製造において、固定した半導体チップの電極を透視して示す製品形成部の平面図である。
実施例2の発光ダイオード装置1は、実施例1の発光ダイオード装置1において、発光ダイオードチップ8を90度回転させた構造になっている。即ち、実施例2の発光ダイオード装置1では、発光ダイオードチップ8の長手方向を封止体2の幅方向に一致させている。このようにすることによって、図14に示すように、アノード電極12とカソード電極13が封止体2(第1の電極板3及び第2の電極板4)の幅方向に分離して対面して位置するようになる。この結果、アノード電極12のバンプ電極11を接続する接続片3kと、カソード電極13のバンプ電極11を接続する接続片4kを第1の電極板3及び第2の電極板4の幅方向に分離して対面させるパターンとすることができる。このようなパターンでは、図12及び図14に示すように、第1の電極板3と第2の電極板4との対面する縁のパターンを実施例1の場合よりもさらに複雑にすることができる。また、貫通孔の数も多くできる。従って、第1及び第2の電極板3,4と封止体2を形成する樹脂との噛み合いが実施例1の発光ダイオード装置1よりもさらに多くなり、封止体2による封止効果が向上する。
図15乃至図17は本発明の実施例3である発光ダイオード装置及びその製造方法に係わる図である。図15は発光ダイオード装置の平面図、図16は発光ダイオード装置を製造するリードフレームの製品形成部を示す平面図、図17は発光ダイオード装置の製造において、固定した半導体チップの電極を透視して示す製品形成部の平面図である。
実施例3の発光ダイオード装置1は、実施例1の発光ダイオード装置1において、図16及び図17に示すように、開口17を交互に蛇行させて第1の電極板3と第2の電極板4を封止体2内において櫛歯状に噛み合う構造としてある。従って、図17に示すように、発光ダイオードチップ8に設けられるアノード電極12及びカソード電極13に配列するバンプ電極11の配列も前記櫛歯状の第1及び第2の電極板3,4部分に対応するようになっている。
実施例3の発光ダイオード装置1では、第1の電極板3と第2の電極板4との噛み合わせ強度が強くなるので、外部応力に対する機械的強度が向上する。
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
実施例では、発光ダイオードチップと電極板(第1及び第2の電極板)を複数のバンプ電極により接続する場合について説明したが、前記バンプ電極の代わりに、Au−Snのペースト材、又はリボン(シート)を用いて接続するように構成しても良い。
また実施例では青色光を発光する発光ダイオードチップを使用して白色光を放射する発光ダイオード装置1を製造したが、紫色光を発光する発光ダイオードチップを使用して白色光を放射する発光ダイオード装置1を製造することができる。この場合、発光ダイオードチップ8として紫色光を放射する紫色発光ダイオードチップを準備し、その後第1及び第2の電極板3,4に発光ダイオードチップ8をフリップ・チップ接続し、ついで樹脂層25の形成時にはBGR蛍光体を分散した樹脂によって樹脂層25を形成する。
また、本発明は白色光以外の光を放射する発光ダイオード装置の製造に対しても適用できる。
本発明の実施例1である発光ダイオード装置の外観を示す斜視図である。 図1のA−A線に沿う断面図である。 実施例1の発光ダイオード装置において、透明な封止体を取り除いた状態を示す斜視図である。 実施例1の発光ダイオード装置を構成する電極板、電極板に形成される金スタッド電極及び半導体チップを示す拡大斜視図である。 実施例1の発光ダイオード装置の製造方法を示す工程断面図である。 実施例1の発光ダイオード装置の製造に用いるリードフレームの平面図である。 前記リードフレームの製品形成部を示す拡大平面図である。 前記各製品形成部に半導体チップを固定したリードフレームの平面図である。 前記半導体チップを覆う樹脂層を複数列形成したリードフレームの平面図である。 前記リードフレームの切断箇所を示す模式的平面図である。 本発明の実施例2である発光ダイオード装置の平面図である。 実施例2の発光ダイオード装置を製造するリードフレームの製品形成部を示す平面図である。 実施例2の発光ダイオード装置の製造において、半導体チップを固定した製品形成部を示す平面図である。 実施例2の発光ダイオード装置の製造において、固定した半導体チップの電極を透視して示す製品形成部の平面図である。 本発明の実施例3である発光ダイオード装置の平面図である。 実施例3の発光ダイオード装置を製造するリードフレームの製品形成部を示す平面図である。 実施例3の発光ダイオード装置の製造において、固定した半導体チップの電極を透視して示す製品形成部の平面図である。
符号の説明
1…発光ダイオード装置、2…封止体、2a…第1の面、2b…第2の面、2c〜2f…側面、3…電極板(第1の電極板)、3a…同一幅部分、3b…中幅部分、3c…細片部、3d…引っ込んだ部分、3e…張り出し部、3f…貫通孔、3g…突出部、3j…細い溝、4…電極板(第2の電極板)、4a…同一幅部分、4b…中幅部分、4c…括れ部分、4d…小幅部分、4e…貫通孔、4j…細い溝、5…取付孔、6…第1の面、7…第2の面、8…発光ダイオードチップ、8a…第1の面、9…ランド、11…バンプ電極、12…電極(アノード電極)、13…電極(カソード電極)、14…接続部、15…アンダーフィル樹脂層、17…開口、20…リードフレーム、20a…除去空間、21…製品形成部、22…枠部、23…連結部、25…樹脂層、26…ダイシングテープ、27…ダイシングブレード、30…切断線。

Claims (29)

  1. 第1の面及び前記第1の面の反対面となる第2の面並びに前記第1の面の周縁と前記第2の面の周縁を繋ぐ複数の側面を有する透明な絶縁性の樹脂からなる封止体と、
    一端側が前記封止体の内側に位置し、他の一端側が前記側面から前記封止体の外側に突出し、第1の面が前記封止体内に位置し、前記第1の面の反対面となる第2の面が前記封止体の第2の面側に露出する平坦な板状体からなる導電性の第1の電極板と、
    前記第1の電極板に対して直列配置となり、一端側が前記封止体の内側に位置するとともに少なくとも一部周面が前記第1の電極板の周面に対面し、他の一端側が前記側面から前記封止体の外側に突出し、第1の面が前記封止体内に位置し、前記第1の面の反対面となる第2の面が前記封止体の第2の面側に露出する平坦な板状体からなる導電性の第2の電極板と、
    前記封止体内に位置し、第1の面に形成される第1の極性を有する電極を前記第1の電極板に接続手段を介して接続し、第1の面に形成される第2の極性を有する電極を前記第2の電極板に接続手段を介して接続する発光ダイオードチップと、
    を有することを特徴とする発光ダイオード装置。
  2. 前記第1の電極板と前記第2の電極板は同じ寸法の厚さとなるとともに、前記第1の電極板の第1の面と、前記第2の電極板の第1の面は同一平面上に位置し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装置。
  3. 前記第1及び第2の電極板の前記封止体内に位置する電極板部分において、前記電極板の第2の面側は部分的に除去されて薄くなり、前記除去された部分には前記封止体を形成する樹脂が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装置。
  4. 前記第1の電極板と前記第2の電極板は同じ寸法の厚さとなるとともに、前記第1の電極板の第1の面と、前記第2の電極板の第1の面は同一平面上に位置し、かつ前記封止体内に位置する前記第1の電極板の周面の少なくとも一部と、前記封止体内に位置する前記第2の電極板の周面の少なくとも一部との間には一定幅の開口が設けられ、前記開口には前記封止体を形成する樹脂が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装置。
  5. 前記開口は交互に蛇行し、前記第1の電極板と前記第2の電極板の前記封止体内に位置する電極板部分は櫛歯状に噛み合う構造になっていることを特徴とする請求項4に記載の発光ダイオード装置。
  6. 前記第1及び第2の電極板の前記封止体内に位置する電極板部分には、電極板を貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔には前記封止体を形成する樹脂が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装置。
  7. 前記第1及び第2の電極板の前記封止体内に位置する電極板部分の少なくとも一部周縁は他の部分よりも引っ込んで内側に位置し、前記引っ込んだ部分には前記封止体を形成する樹脂が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装置。
  8. 前記第1の電極板は前記封止体の1つの前記側面から突出し、
    前記第2の電極板は前記封止体の前記1つの側面の反対面となる前記側面から突出し、
    前記封止体から突出した前記第1及び第2の電極板部分には電極板を貫通する取付孔が設けら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装置。
  9. 前記第1及び第2の電極板の一対の対面する周縁は前記封止体の一対の対面する周縁と一致し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装置。
  10. 前記第1及び第2の電極板は銅または銅合金で形成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装置。
  11. 前記発光ダイオードチップの前記第1及び第2の極性を有する電極の表面には複数のバンプ電極が一列または複数列それぞれ配置形成され、
    前記第1及び第2の電極板の第1の面には前記バンプ電極に対応して導電性のランドが形成され、
    前記発光ダイオードチップの前記バンプ電極が前記ランドに接続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装置。
  12. 前記第1及び第2の電極板に設けられる前記ランドは、前記電極板に金線をネイルヘッドボンディングした後金線を接続部分の近傍から分断して形成する金スタッド電極からなっていることを特徴とする請求項11に記載の発光ダイオード装置。
  13. 前記発光ダイオードチップと前記第1及び第2の電極板との間の空間は、前記封止体を形成する樹脂とは異なる絶縁性のアンダーフィル樹脂層で埋められていることを特徴とする請求項11に記載の発光ダイオード装置。
  14. 前記発光ダイオードチップは青色光を発光する発光ダイオードチップからなり、
    前記封止体には黄色蛍光体が分散されて内在され、
    前記封止体の表面から外部に白色光が放射されることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード装置。
  15. 前記発光ダイオードチップは紫色光を発光する発光ダイオードチップからなり、
    前記封止体内にはBGR蛍光体が分散されて内在され、
    前記封止体の表面から外部に白色光が放射されることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード装置。
  16. (a)第1の極性を有する電極と第2の極性を有する電極を第1の面に有する発光ダイオードチップを準備する工程、
    (b)第1の面及び前記第1の面の反対面となる第2の面を有し、
    矩形状の枠と、前記枠内に位置し、一部の周面が対面して直列配置されかつ連結部で前記枠に支持される第1の電極板及び第2の電極板とからなる製品形成部を少なくとも一つ有し、
    前記製品形成部の前記対面する側の前記第1の電極板部分及び前記第2の電極板部分の第1の面には前記発光ダイオードチップが重ねられる構造となる一定の厚さの平坦な板状体からなるリードフレームを準備する工程、
    (c)前記発光ダイオードチップの第1の面を前記第1及び第2の電極板部分の前記第1の面に重ね、前記発光ダイオードチップの前記第1の極性を有する電極を前記第1の電極板に接続手段によって接続するとともに、前記発光ダイオードチップの前記第2の極性を有する電極を前記第2の電極板に接続手段によって接続する工程、
    (d)前記第1及び第2の電極板の第2の面と前記発光ダイオードチップから離れた前記第1の電極板部分及び前記第2の電極板部分とを露出させ、前記発光ダイオードチップ及び前記第1及び第2の電極板部分を覆うように前記リードフレームの第1の面側に選択的に絶縁性の樹脂によって樹脂層を形成する工程、
    (e)前記連結部及び不要な樹脂層を切断除去する工程、
    とを有することを特徴とする発光ダイオード装置の製造方法。
  17. 前記工程(a)では、前記発光ダイオードチップの前記第1及び第2の極性を有する電極の表面に複数のバンプ電極を一列または複数列それぞれ配置形成し、
    前記工程(b)では、前記発光ダイオードチップが重なる前記第1及び第2の電極板部分の第1の面には前記発光ダイオードチップの前記バンプ電極に対応して導電性のランドを形成し、
    前記工程(c)では、前記発光ダイオードチップの前記バンプ電極を前記第1及び第2の電極板部分に設けられる前記ランドに接続することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  18. 前記工程(b)では、前記電極板に金線をネイルヘッドボンディングした後、接続部分の近傍から金線を分断して前記ランドを形成することを特徴とする請求項17に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  19. 前記工程(c)と前記工程(d)との間に、
    (f)前記発光ダイオードチップの第1の面と、これに対面する前記第1及び第2の電極板部分との間の空間を絶縁性のアンダーフィル樹脂層で埋める工程、
    を有することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  20. 前記工程(b)では、前記第1及び第2の電極板の前記樹脂層で覆われる電極板部分の第2の面側を部分的に除去して薄く形成し、
    前記工程(d)では、前記除去された部分に前記樹脂層を形成する樹脂を充填することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  21. 前記工程(b)では、前記第1及び第2の電極板の前記樹脂層で覆われる電極板部分において、前記第1の電極板と前記第2の電極板の前記対面する周面間を一定幅の開口となるように形成し、
    前記工程(d)では、前記開口に前記樹脂層を形成する樹脂を充填することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  22. 前記開口を交互に蛇行するように形成し、前記第1の電極板部分と前記第2の電極板部分を櫛歯状に噛み合う構造に形成することを特徴とする請求項21に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  23. 前記工程(b)では、前記第1及び第2の電極板の前記樹脂層で覆われる電極板部分に電極板を貫通する貫通孔を形成し、
    前記工程(d)では、前記貫通孔に前記樹脂層を形成する樹脂を充填することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  24. 前記工程(b)では、前記第1及び第2の電極板の前記樹脂層で覆われる電極板部分の少なくとも一部周縁を他の部分よりも引っ込んで内側に位置するように形成し、
    前記工程(d)では、前記引っ込んだ部分に前記樹脂層を形成する樹脂を充填することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  25. 前記工程(b)では、前記樹脂層で覆わない前記第1及び第2の電極板部分に電極板を貫通する取付孔を形成することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  26. 前記工程(e)では、前記樹脂層と、前記樹脂層に覆われる前記連結部を共に切断することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  27. 前記工程(b)では、銅板または銅合金板から前記リードフレームを形成することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  28. 前記工程(a)では、前記発光ダイオードチップとして青色光を放射する発光ダイオードチップを準備し、
    前記工程(d)では、黄色蛍光体を分散させた前記樹脂によって前記樹脂層を形成することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
  29. 前記工程(a)では、前記発光ダイオードチップとして紫色光を放射する発光ダイオードチップを準備し、
    前記工程(d)では、BGR蛍光体を分散させた前記樹脂によって前記樹脂層を形成することを特徴とする請求項16に記載の発光ダイオード装置の製造方法。
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