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JPH10151794A - 発光装置及びその形成方法 - Google Patents

発光装置及びその形成方法

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JPH10151794A
JPH10151794A JP31160496A JP31160496A JPH10151794A JP H10151794 A JPH10151794 A JP H10151794A JP 31160496 A JP31160496 A JP 31160496A JP 31160496 A JP31160496 A JP 31160496A JP H10151794 A JPH10151794 A JP H10151794A
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light emitting
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元量 山田
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】量産性が良く且つ使用環境下によらず信頼性が
高い小型化可能な発光装置の提供。 【解決手段】透光性接着剤１０４を介して透光性支持体
１０１上にＬＥＤチップ１０２を配し、該ＬＥＤチップ
の前記透光性接着剤と接した面と対向する面側に有する
電極と、前記透光性支持体１０１に設けられた外部電極
１０５と、を導電性ワイヤー１０３によって電気的に接
続させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、ＬＥＤ表示器、
光通信機器、光プリンターヘッドや光センサーなどの各
種制御機器に用いられる光源などに利用される発光装置
に関し、特に、量産性が良く且つ使用環境下によらず信
頼性が高い発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、ＬＳＩなどのシリコンテクノロジ
ーや光通信技術等の発展により、大量の情報を高速に処
理及び伝送することが可能となった。これに伴い、多量
な画像情報が処理可能なフルカラー化や高精細化した光
プリンタヘッド、表示装置や各種制御機器に用いられる
光センサーなどに対する社会の要求がますます高まりを
見せている。特に、特性が安定し小型化された発光装置
については極めて要求が高く種々開発されてきている。
このような発光装置として特開平７−２３１１２０号や
特開平７−２２６５１号などが挙げられる。
【０００３】発光装置の具体的一例を図５に示す。ＬＥ
Ｄチップ５０２の一方の電極をリードフレーム上に、Ａ
ｇペースト５０４などを用いて接続すると共にＬＥＤチ
ップの他方の電極を導電性ワイヤー５０３であるＡｕ線
などで別途電気的に接続させてある。発光装置はＬＥＤ
チップからの光を集光させ効率的に取り出すためにＬＥ
Ｄチップ上にエポキシ樹脂などによりレンズ形状５０１
にモールドされている。導電性ワイヤーを用いて電気的
接続を行うと共にモールド部材で被覆する発光装置は、
比較的簡単に歩留まり良く小型に形成させることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光面
側に導電性ワイヤーなどがあるとＬＥＤチップが発光し
た光が導電性ワイヤー、導電性ワイヤーのボンディング
部や電極の陰になる。ＬＥＤチップに設けられた発光面
側の電極下部などで発光した光などが有効に外部にでて
こないという問題がある。また、ＬＥＤチップを感光紙
などの記録媒体に照射させる場合、ＬＥＤチップと記録
媒体間に少なくとも導電性ワイヤー分の厚みが余分にい
る。そのため導電性ワイヤーが邪魔で近接できない。ま
た、アパチャーなどの遮光部材を用いてＬＥＤチップが
発光した光をスポット光とする場合においても、導電性
ワイヤーなどが陰になる場合もある。このため、均一な
光特性が得られず製品としては不良になるものもあっ
た。発光素子の一方の面側に正極及び負極の電極など複
数の電極を形成した場合は、上述の導電性ワイヤーが増
えるために遮光などの問題がさらに顕著な傾向となる。
【０００５】また、ＬＥＤチップからの光を集光させる
場合ＬＥＤチップに樹脂などをモールド成形し一体にレ
ンズ部などを形成させる。レンズ部により集光力をより
高めようとするとＬＥＤチップ表面からレンズ部の頂点
であるモールド部の厚みが厚くなる場合がある。導電性
ワイヤーで電気的に接続させたＬＥＤチップをモールド
部材で一体成形させるとモールド部材の厚みが厚くなる
につれ温度差の極めて激しい使用環境下においては発光
装置の特性が劣化する傾向にある。特に、導電性ワイヤ
ーの接続部が多い発光装置においては顕著になる。
【０００６】さらに気泡などの混入を防ぎ発光特性を安
定化させ、集光力を高めるためにはトランスファー成形
などにより形成させたレンズを用いることが好ましい。
しかしながら樹脂成形時に比較的高圧で所望の形状に成
形させる。冷却硬化時に生じる樹脂収縮などの形成諸条
件から導電性ワイヤーで電気的接続を取ったＬＥＤチッ
プを一体成形させることが難しい。レンズ部と発光素子
とを密着して小型に形成させることができないという問
題を有する。
【０００７】したがって、より優れた発光特性が求めら
れる今日においては上記構成の発光装置では十分ではな
く、更なる特性向上が求められている。本願発明はかか
る問題に鑑み、導電性ワイヤーによって外部電極と電気
的に接続されたＬＥＤチップを持つ発光装置において、
使用環境によらず発光特性が安定、光利用効率、歩留ま
りが高く小型に形成しうる発光装置とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明は、透光性接着
剤を介して透光性支持体上にＬＥＤチップを配し、該Ｌ
ＥＤチップの前記透光性接着剤と接した面と対向する面
側に有する電極と、前記透光性支持体に設けられた外部
電極と、を導電性ワイヤーによって電気的に接続された
発光装置である。また、ＬＥＤチップは透光性絶縁基板
に形成された半導体上にそれぞれ正極及び負極の電極を
有する発光装置であり、導電性ワイヤーを保護するため
の保護部材と、該保護部材上の反射部材と、を有する発
光装置でもある。また、透光性接着剤に蛍光物質が含有
されている発光装置である。透光性支持体上に少なくと
も一箇所の開口部を有する遮光部材を設けた発光装置で
もある。さらに、透光性支持体がＬＥＤチップからの光
の少なくとも一部を集光するレンズ部を有する発光装置
でもある。
【０００９】さらにまた、透光性支持体の凹部に透光性
接着剤を介してＬＥＤチップを固定する工程と、ＬＥＤ
チップの電極と、透光性支持体に設けられた外部電極
と、を導電性ワイヤーによりワイヤーボンディングさせ
る工程と、透光性支持体の凹部内に配された導電性ワイ
ヤー、ＬＥＤチップ上に反射部材を形成する工程と、を
有する発光装置の形成方法でもある。
【００１０】
【作用】光取り出し部側と電気的接続部側とをＬＥＤチ
ップに対してそれぞれ機能分離して形成させることによ
り電気的接続部を導電性ワイヤーによって比較的容易に
信頼性を高く形成させることができる。光り取り出し部
の形成などに伴う圧力や封止部材の内部応力による電気
的接続部材の断線などを防いだ発光装置とすることがで
きる。また、特に透光性接着剤を介して固定させること
により効率よく光を導くと共に光軸を合わせることがで
きる。さらに、光取り出し部材を別途形成させることが
できる。これにより、光取り出し部を気泡の混入などが
極めて少なく集光力に優れた発光装置とさせることもで
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本願発明者は種々の実験の結果、
光の取り出し部位と導電性ワイヤー形成部位とを機能分
離させることにより量産性が良く、且つ使用環境によら
ず発光特性が安定な発光装置とすることができることを
見いだし、これに基づいて本願発明を成すに到った。
【００１２】光の取り出し部位と導電性ワイヤー形成部
位とを分離させることにより、使用環境によらず発光特
性が安定となる理由は定かではないが導電性ワイヤーに
よって電気的に接続されたＬＥＤチップと一体成形させ
る光の取りだし部位に関係すると考えられる。
【００１３】即ち、ＬＥＤチップからの光を効率よく集
光させるためにモールド部材をレンズ形状とさせ一体成
形などさせると、集光率を高めるにつれ高温湿度サイク
ル下においては寿命が短くなるものがある。特に、ＬＥ
Ｄチップ表面からレンズを形成する部材の厚みが厚くな
るにつれ内部応力が大きくなる。そのため、温度差の大
きい使用環境下においてはＬＥＤチップを構成する導電
性ワイヤーがレンズ部を形成するモールド部材の内部応
力により断線するためと考えられる。また、より集光能
力の高いレンズを形成させる場合には、樹脂の種類など
にもよるが１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ2ほどの成形圧力
がかかるトランスファー成形などを使用することが好ま
しい。この場合、ＬＥＤチップの電極などと電気的に接
続された導電性ワイヤーは透光性支持体成型時における
圧力で断線などが生じる場合もある。
【００１４】本願発明は、ＬＥＤチップからの光を取り
出す透光性支持体と導電性ワイヤーで接続された部位と
を別体に形成させる。具体的には、図１（Ｂ）にチップ
タイプＬＥＤの一例を示す。図１に（Ｂ）は、集光能力
の高いレンズを形成させるためにトランスファー成形に
よりレンズ部が一体成形された透光性支持体１０１を用
いてある。透光性支持体１０１中には、外部電極１０５
となる銀メッキされた銅板が埋め込まれている。また、
レンズ部と反対側の透光性支持体上には、ＬＥＤチップ
が配される凹部が形成されている。凹部内にはさらに底
辺が外部に向かって凸形状の凹部が設けられている。透
光性支持体１０１のレンズ部と光軸が合うように透光性
接着剤１０４としてエポキシ樹脂を用いてＬＥＤチップ
を凹部内にダイボンディングさせてある。ダイボンド樹
脂を硬化後、透光性支持体１０１中から凹部内に露出し
た外部電極１０５と、サファイア基板上に窒化ガリウム
系化合物半導体を有するＬＥＤチップ１０２の電極と、
を導電性ワイヤー１０３である金線を用いてそれぞれワ
イヤーボンディングさせた。その後、凹部内のＬＥＤチ
ップ１０２、導電性ワイヤー１０３及び外部電極１０５
などをチタン酸バリウムを含有させたシリコンゴムを塗
布硬化させた保護部材兼反射部材１０６を設けることに
より発光装置を形成させた。
【００１５】このような発光装置の構成とすることによ
って光の取り出し部位と、導電性ワイヤー形成部位と、
を分離させ高温度サイクルにおいても発光特性の安定し
た発光装置とすることができる。特に、本願発明におい
ては集光能力を向上させた光取り出し部位とさせること
ができる。透光性接着剤を介して透光性支持体とＬＥＤ
チップとを接続させることによりＬＥＤチップからの光
を効率よく導くと共に発光装置の光軸を容易に合わせる
こともできる。以下本願発明の各構成について詳述す
る。
【００１６】（透光性支持体１０１、２０１、３０１、
４０１）本願発明に用いられる透光性支持体１０１とし
ては、半導体発光素子であるＬＥＤチップ１０２を積置
できると共にＬＥＤチップ１０２からの発光波長の少な
くとも一部或いはＬＥＤチップ１０２からの光を利用し
た発光波長に対して実質的に透光性を有するものであ
る。
【００１７】このような透光性支持体１０１は、用途や
所望に応じて種々の形状、材料を用いることができる。
具体的には、透光性支持体１０１に凸レンズや凹レンズ
を種々形成させることができる。また、透光性支持体に
凹状や半円状などの窪みを形成させＬＥＤチップ１０２
の積置に利用させることもできる。このような窪みを利
用することによってレンズ効果を持たせることもでき
る。従って、凹部内の底辺の少なくとも一部を凸形状や
凹形状など種々の形状にし所望の配光特性を得ることが
できる。また、凹部を所望の大きさや形状に形成させる
ことによって透光性支持体１０１上に積置されるＬＥＤ
チップ１０２を固定させる透光性接着材１０４の量を種
々制御させることもできる。透光性支持体上にはＬＥＤ
チップ３０２を１個以上配置させても良い。この場合、
それぞれ独立して駆動させるためにはＬＥＤチップ３０
２間に遮光部材３１０を配置させたり着色させておくこ
とが望ましい。
【００１８】本願発明の透光性支持体１０１は、特にＬ
ＥＤチップの電気的接続部である導電性ワイヤーとは別
に自由に設計することができるため成形圧力がかかる圧
縮成形やトランスファー成形などを用いて形成すること
ができる。即ち、透光性支持体１０１自体に優れた光学
特性を持つレンズ部などを形成させることができる。
【００１９】透光性支持体１０１は、ＬＥＤチップなど
からの熱の影響をうけた場合、透光性接着剤１０４との
密着性を考慮して熱膨張率の小さい物が好ましい。透光
性支持体１０１の内部表面は、エンボス加工させて接着
面積を増やしたり、プラズマ処理して透光性接着剤１０
４との密着性を向上させることもできる。
【００２０】このような透光性支持体１０１としてポリ
カーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、Ｐ
ＢＴ樹脂等の樹脂を用いることができる。
【００２１】本願発明の透光性支持体１０１を形成させ
る方法は、種々の方法を用いることができるがトランス
ファー成形や圧縮成形などによって好適に形成させるこ
とができる。
【００２２】トランスファー成形は、熱硬化性プラスチ
ック材料の成型法の一種である。材料をポット内で余熱
軟化しこれをプランジャーによってオリフィスを通して
密閉、加熱した金型に比較的高い成形圧で押し込む。プ
ラスチック材料を金型内で熱硬化させ形成させる。その
ため均一な硬化、寸法が正確であり本願発明の透光性支
持体の一部をレンズに成形などした場合に好適に用いる
ことができる。
【００２３】一方、圧縮成形は成形材料を金型中に仕込
み金型を加熱プレスにより加圧し熱と圧力によって可塑
性流動を起こさせ成形材料をキャビティ内に均一に充填
させることによって所望形状の透光性支持体を形成させ
ることができる。
【００２４】なお、本願発明において透光性とは、ＬＥ
Ｄチップからの発光波長の少なくとも一部或いはＬＥＤ
チップからの光を利用した発光波長が実質的に透過でき
ることをいう。また、ＬＥＤチップからの発光波長の少
なくとも一部に対して透光性を有するとは、ＬＥＤチッ
プから照射された光が実質的に全て透光性支持体を透過
する場合はもちろん、透光性支持体に着色部材を含有さ
せるなどＬＥＤチップから放出された光に対してフィル
ター効果を持たせた場合を含むことを意味する。ＬＥＤ
チップからの光を利用した発光波長に対して透光性を有
するとは、透光性支持体や透光性接着剤などに蛍光物質
を含有させＬＥＤチップから放出され蛍光物質で波長変
換させた光が透光性支持体を透過する場合を含むことを
も意味する。
【００２５】（発光素子１０２、２０２、３０２、４０
２）本願発明に用いられる発光素子であるＬＥＤチップ
１０２としては、液相成長法、ＭＢＥ（分子線ビーム気
相成長法）やＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）等によ
り基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、Ｇ
ａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、Ｇ
ａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発
光層として形成させたＬＥＤチップが好適に用いられ
る。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合や
ＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブル
へテロ構成のものなどが挙げられる。半導体発光層の材
料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光ま
で種々選択することができる。さらに、量子効果を持た
せるため発光層を単一量子井戸構造、多重量子井戸構造
とさせても良い。
【００２６】一般にＬＥＤチップは、半導体基板上に設
けられた発光層に電流を供給するため半導体を介して対
向する面側に正極及び負極の電極を形成させる。このよ
うなＬＥＤチップを本願発明に利用する場合、一方のみ
を導電性ワイヤーによって電気的に接続させることがで
きる。他方は、透光性支持体２０１に設けられた透光性
の電極２０５上に透光性接着剤２０４を介して設置させ
る必要がある。また、窒化ガリウム系化合物半導体など
結晶の質を向上させるなどためにアルミナ、サファイア
などの絶縁性基板上に半導体層を形成させた場合は、同
一面側に正極及び負極の電極を形成させ電気的導通をと
ることとなる。したがって、導電性ワイヤーが少なくと
も２本以上必要となるため特に本願発明の効果が顕著に
あらわれることとなる。
【００２７】半導体に形成される電極は真空蒸着法や
熱、光、放電エネルギーなどを利用した各種ＣＶＤ法や
スパッタリング法を用いて所望に形成させることができ
る。電極が形成された半導体ウエハーをダイヤモンド製
の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーによ
り直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝
を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体
ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往
復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極
めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に
引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハー
からチップ状にカットさせるなどしてＬＥＤチップ１０
２を形成させることができる。
【００２８】（導電性ワイヤー１０３、２０３、３０
３、４０３）導電性ワイヤー１０３としては、ＬＥＤチ
ップ１０２の電極及び外部電極１０５とのオーミック
性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいもの
が求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／ｃｍ
2／ｃｍ／℃以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃ
ａｌ／ｃｍ2／ｃｍ／℃以上である。また、作業性など
を考慮して導電性ワイヤー１０３の直径は、好ましく
は、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このよう
な導電性ワイヤー１０３として具体的には、金、銅、白
金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いたも
のが好適に挙げられる。このような導電性ワイヤー１０
３は、各ＬＥＤチップ１０２の電極と、外部電極１０５
と、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続さ
せることができる。
【００２９】（透光性接着剤１０４、２０４、３０４、
４０４）本願発明に用いられる透光性接着剤１０４と
は、透光性支持体１０１と発光素子であるＬＥＤチップ
１０２とを固定すると共にＬＥＤチップ１０２からの発
光波長の少なくとも一部或いはＬＥＤチップ１０２から
の光を利用した発光波長に対して実質的に透光性を有す
るものである。したがって、透光性支持体１０１或いは
外部電極２０５と密着性が良く所望の光の透過率が高い
ことが求められる。
【００３０】また、半導体を介して電極が対向して配置
されたＬＥＤチップにおいては、電極を介して光を放出
させる必要がある。そのため、透光性支持体２０１上に
設けられた外部電極２０５の少なくとも一部をＳｎ
Ｏ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなどの透光性金属酸化
物や金属薄膜とさせる。外部電極２０５上に積置された
ＬＥＤチップ２０２の電極を、透光性を有する電気伝導
性部材を含有させた透光性接着剤２０４により固定と共
に電気的接続を行うこともできる。
【００３１】さらに、透光性接着剤は、発光素子からの
放熱をパッケージ電極へと伝導させるために熱伝導性が
よいことが好ましい。熱伝導性を高めると共にＬＥＤチ
ップの一方の電極を透光性接着剤を介して電気的に接続
させても良い。このような透光性接着剤としては、透光
性導電性部材を含有させた樹脂バインダーが好ましい。
上記要件を満たす具体的な導電性部材としてＳｎＯ2、
Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなどが挙げられる。また、バ
インダーとしてエポキシ樹脂など種々のものが挙げられ
る。透光性接着剤１０４中には蛍光物質及び／又は着色
物質を含有させることもできる。蛍光物質を含有させる
ことにより蛍光物質からの光又は蛍光物質とＬＥＤチッ
プからの光を所望に応じて発光させることができる。ま
た、着色染料や着色顔料などの着色物質を含有させるこ
とによってＬＥＤチップからの発光波長を所望に調節さ
せるフィルター効果を持たせることもできる。
【００３２】また、透光性支持体１０１の凹部形状を凸
レンズや凹レンズ形状とさせると共に透光性支持体１０
１とは屈折率の異なる透光性接着剤１０４を注入させる
ことにより所望の光学特性を持たせることもできる。こ
のような透光性接着剤１０４として具体的にはエポシキ
樹脂、シリコン樹脂や水ガラスなど種々のものが挙げら
れる。
【００３３】（外部電極１０５、２０５、３０５、４０
５）本願発明に用いられる外部電極１０５とは、透光性
支持体１０１に設けられたＬＥＤチップ１０２に外部か
ら電力を供給させるために用いられるためのものであ
る。外部電極１０５は、電気伝導性、放熱性や発光素子
などの特性などから種々の大きさや形状に形成させるこ
とができる。外部電極１０５は、金属板を透光性支持体
１０１内に挿入させたものでも良いし、透光性支持体１
０１上に種々の方法で形成させたものでも良い。
【００３４】外部電極１０５は、透光性支持体１０１の
形成時に金属板を入れることにより一体形成させること
ができる。また、透光性支持体３０１形成後に金属を蒸
着、メッキやスパッタリングにより形成させることもで
きる。また、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯやＩＴＯなど
の透光性金属酸化物などを外部電極１０５として利用す
ることもできる。
【００３５】また、透光性支持体３０１上に複数のＬＥ
Ｄチップ３０２を配置する場合は、ＬＥＤチップから放
出された熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいこと
が好ましい。また、外部電極１０５の一部を利用して反
射部材を形成させることにより光利用効率を高めること
もできる。この場合、透光性支持体１０１上に設けられ
た外部電極１０５は、ＬＥＤチップが放出した光に対し
て反射率が高いことが好ましい。このような外部電極１
０５としては、銅や青銅板表面に銀或いは金などの貴金
属メッキを施したものが好適に用いられる。
【００３６】（保護部材１０６、４０６）本願発明に用
いられる保護部材１０６は、発光素子であるＬＥＤチッ
プ１０２やその電気的接続のための導電性ワイヤー１０
３等を外部力、塵芥や水分などから保護するために設け
られることが好ましい。したがって、保護部材１０６と
ＬＥＤチップ１０２などとが密着して形成されていても
よいし、放熱性や応力緩和のため発光素子などと密着し
ていなくとも良い。保護部材１０６とＬＥＤチップ１０
２や導電性ワイヤー１０３などが密着している場合は、
導電性ワイヤーが内部応力などによって断線などしない
ように弾力性のある樹脂を用いることが望ましい。ま
た、弾力性の少ない樹脂を用いる場合は薄く形成させる
ことが望ましい。保護部材１０６としての具体的材料
は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂、フッ素
樹脂、ポリカーボネート樹脂などの耐候性に優れた樹脂
が好適に用いられる。このような保護部材１０６は、Ｌ
ＥＤチップ１０２などを被覆するように透光性支持体の
凹部にノズルから樹脂を注入させることなどによって簡
単に形成させることができる。
【００３７】（反射部材１０７、４０７）反射部材１０
７とは、ＬＥＤチップ１０２から放出された光などを効
率よく透光性支持体側に向かわせるために設けることが
好ましい。反射部材１０７は、保護部材１０６上に形成
させることもできるし、反射部材と保護部材とを兼用構
造とさせることもできる。さらに、反射部材１０７のみ
を形成させることもできる。反射部材１０７は樹脂やガ
ラス中などに酸化チタン、チタン酸バリウムなどの高反
射率を有する部材を含有させることにより形成させるこ
とができる。また、金属を保護部材上に設け反射部材と
させても良い。
【００３８】反射部材１０７に用いられる材料は保護部
材１０６と同じ部材としてもよい。また、反射部材１０
７に用いられると、保護部材１０６に用いられる材料
と、を応力、放熱性や屈折率の異なる部材などで形成さ
せてもよい。
【００３９】（バックライト）本願発明を用いて図２の
如く液晶装置などに利用できるバックライト光源を構成
することができる。図２には、本願発明の透光性支持体
２０１をバックライト光源の導光板などと兼用すること
ができるものを記載してある。ポリカーボネートで作成
した導光板の主面及びＬＥＤチップ２０２が積置された
端面を除いて反射層２１０を形成させた。このような反
射層２１０は、酸化チタンが含有されたエポキシ樹脂板
などを張り合わせてある。反射層２１０を設けることに
よって、ＬＥＤチップ２０２から放出された光を効率よ
く導光板の主面から放出させることができる。
【００４０】ここで、発光素子としてＳｉＣ基板上に窒
化ガリウム系化合物半導体を形成させたＬＥＤチップ２
０２を用いた。ＬＥＤチップ２０２はＳｉＣ基板面側及
び半導体発光層を介してＳｉＣ基板に対向する半導体面
側にはそれぞれスパッタリング法によりアルミニウムの
正極及び負極の電極を形成させてある。ＳｉＣ基板面側
に設けられた電極は発光層で発光した光が透過できるよ
う薄く形成させてある。
【００４１】導光板のＬＥＤチップ２０２が積置される
端面には外部電極２０５として透光性を有するＩＴＯと
その上に形成されたＡｌ膜をそれぞれ所望の形状にスッ
パタリング法により形成させてある。ＬＥＤチップ２０
２の電極が形成されたＳｉＣ基板面側と、少なくともＬ
ＥＤチップ下が透光性を有する外部電極２０５と、をＳ
ｎＯ2が含有された透光性接着剤２０４で固着すると共
に電気的に導通をとる。これによりＬＥＤチップ２０２
が積置された部位以外の外部電極２０５は、ＩＴＯ上に
Ａｌを積層してあり反射層として働くと共に導電性を向
上させることができる。ＬＥＤチップ２０２の半導体面
側に設けられた他方の電極は、導電性ワイヤー２０３を
用いて導光板に設けられた別の外部電極とワイヤーボン
ディングしてある。こうして形成されたバックライト上
に不示図の液晶装置を配置することによって液晶表示装
置を形成させることができる。
【００４２】（書き込み／読み込み光源）本願発明を用
いて図３及び図４の如く光プリンターヘッドやイメージ
スキャナーの光源などを構成することができる。本願発
明の発光装置を図３の如き光プリンターヘッドなどの書
き込み光源用に利用したものを示す。透光性支持体３０
１としては、長尺のガラスを用いた。ＬＥＤチップ３０
２にはサファイア基板上に窒化ガリウム系化合物半導体
を形成させたものを用いてある。ＬＥＤチップ３０２上
には半導体の同一平面側にＰ型電極及びＮ型電極が形成
されている。ガラス上に遮光部材３１０としてＣｕ膜を
蒸着により形成させた。遮光部材３１０には、少なくと
も一箇所の開口部が設けられておりアパーチャーとして
の役割を果たす。また、透光性支持体３０１を介して遮
光部材３１０が設けられた面と対向する面側には外部電
極３０５としてＣｕの導電性パターンが形成されてあ
る。
【００４３】ＬＥＤチップ３０２のサファイア基板は、
透光性支持体３０１の外部電極３０５が設けられた面側
に透光性接着剤３０４であるエポキシ樹脂を用いて接着
させた。図３では、透光性支持体３０１上に２個のＬＥ
Ｄチップ３０２が配置されており、一方のＬＥＤチップ
３０２のＰ型半導体に設けられた電極と、外部電極と、
をＡｕワイヤー３０３を用いてワイヤーボンディングに
より接続されている。同様に、他方の隣接するＬＥＤチ
ップのＮ型半導体に設けられた電極と、別の外部電極
と、をそれぞれワイヤーボンディングしてある。
【００４４】ＬＥＤチップ３０２間は、直列接続させる
ために一方のＬＥＤチップのＮ型半導体上に設けられた
電極と、他方のＬＥＤチップのＰ型半導体上に設けられ
た電極と、を直接ワイヤーボンディングし直列接続とさ
せてある。こうして直列接続されたＬＥＤチップに電力
を供給させるとＬＥＤチップ３０２から透光性接着剤３
０４、アパーチャーが設けられた透光性支持体３０１を
介して点発光される。これにより光取り出し部と、ワイ
ヤーが重なり陰になることもなくなり、また、感光紙な
どに密着露光させることもできる。
【００４５】また、本願発明の発光装置を図４の如きフ
ルカラー光プリンターヘッドとして利用する場合、ＲＧ
Ｂ各発光波長を同一の窒化ガリウム系化合物半導体など
を利用したＬＥＤチップ４０２によってそれぞれ形成さ
せることができる。即ち、窒化ガリウム系化合物半導体
の組成を代えることによって、青色系及び緑色系がそれ
ぞれ発光可能なＬＥＤチップを形成する。レンズが形成
されＲＧＢごとに光学的に分離された透光性支持体４０
１の凹部にエポキシ樹脂などの透光性接着剤４０４によ
ってＬＥＤチップ４０２を固定させてある。赤色系発光
部に相当する透光性支持体の凹部には、ＬＥＤチップか
らの光によって励起され赤色系が発光可能な蛍光物質を
エポキシ樹脂中に含有させた透光性接着剤４１１を用い
てＬＥＤチップのサファイヤ基板側で接着させてある。
透光性支持体４０１の裏面側には、各ＬＥＤチップを駆
動させるための外部電極４０５が形成されている。各外
部電極４０５とＬＥＤチップの電極とは、導電性ワイヤ
ー４０３である金線などでワイヤーボンドさせてある。
同様に、青色系及び緑色系は透光性接着剤に蛍光物質を
含有させない以外は同様に構成してある。ＬＥＤチップ
上の背面側には使用状況に応じて保護部材４０６として
の封止樹脂やリフレクターである反射部材４０７を設け
てもよい。
【００４６】透光性支持体の凹部中に蛍光物質が含有さ
れた樹脂などの透光性接着剤４１１を含有させることに
よって、接着剤量や厚み等を制御することができるため
歩留まりが向上するという利点がある。特に、蛍光物質
を含有させたときは含有量、分布厚みなどを凹部形状な
どによって制御しやすい。
【００４７】また、赤色系が発光可能な蛍光物質として
具体的にはａＭｇＯ・ｂＬｉ2Ｏ・Ｓｂ2Ｏ3：ｃＭｎ、
ｅＭｇＯ・ｆＴｉＯ2：ｇＭｎ、ｐＭｇＯ・ｑＭｇＦ2・
ＧｅＯ2：ｒＭｎなどが好適に挙げられる（但し、２≦
ａ≦６、２≦ｂ≦４、０．００１≦ｃ≦０．０５、１≦
ｅ≦３、１≦ｆ≦２、０．００１≦ｇ≦０．０５、２．
５≦ｐ≦４．０、０≦ｑ≦１、０．００３≦ｒ≦０．０
５である。）。このような蛍光物質に加えてセリウム付
活イットリウム・アルミニウム・ガーネットなどの他の
蛍光物質を混合させることもできる。また他の色は、セ
リウム付活イットリウム・アルミニウム・ガーネットで
ある（ＲＥ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍
光物質（但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、ＲＥは、Ｙ、
Ｇｄ、Ｌａからなる群から選択される少なくとも一種の
元素である。）など他の蛍光物質のみで構成させること
もできる。
【００４８】また、センサー用光源として利用する場合
は、ＲＧＢを光学的に分離することなくＲＧＢに相当す
る各ＬＥＤチップを近接し白色系が発光可能なように配
置することができる。各ＬＥＤチップから放出された光
は、文字、写真や図などが記載された紙などの媒体に照
射される。媒体で反射された光をそれぞれＲＧＢに対応
したカラフィルターを介して単結晶や非単結晶シリコン
などで構成された光センサー中に入るよう光学的に構成
させてある。長尺光センサーなどに入射された光はＲＧ
Ｂそれぞれの光に対応した電気信号として読みとること
ができる。
【００４９】読み込み光源であるセンサー用光源など
は、光源自身を発光させていなくとも待機時間中に生ず
る予熱などにより光源の温度が昇温する場合がある。各
ＬＥＤチップを構成する半導体が異なった材質から形成
させていると、発光出力や発光波長などの温度特性が異
なる。そのため一定温度時に白色光に調整させたとして
も、温度変化によって色調がずれ正確な情報を読みとる
ことができない場合がある。同一系材料を用いた半導体
発光素子を利用して多色発光させることもできるために
温度依存性が極めて少ない発光装置とすることができる
利点がある。以下、本願発明の具体的実施例について詳
述するが本願発明はこの具体的実施例のみに限定される
ものでないことは言うまでもない。
【００５０】
【実施例】（実施例１） 発光装置としてチップタイプＬＥＤを形成させた。チッ
プタイプＬＥＤには発光ピークが４５０ｎｍのＩｎ0.05
Ｇａ0.95Ｎ半導体を利用したＬＥＤチップを用いた。Ｌ
ＥＤチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ
（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルイン
ジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリ
アガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合
物半導体を成膜させることにより形成させた。
【００５１】ドーパントガスとしてＳｉＨ4とＣｐ2Ｍｇ
と、を切り替えることによって所望の導電型を形成させ
てある。Ｎ型導電性を有する窒化ガリウム半導体である
コンタクト層、クラッド層と、Ｐ型導電性を有する窒化
ガリウム半導体であるクラッド層、コンタクト層との間
にＩｎＧａＮの活性層を形成しＰＮ接合を形成させた。
（なお、サファイヤ基板上には低温で窒化ガリウム半導
体を形成させバッファ層とさせてある。また、Ｐ型半導
体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。）
【００５２】エッチングによりＰＮ各半導体表面を露出
させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成
させた。こうして出来上がった半導体ウエハーをスクラ
イブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子と
してＬＥＤチップを形成させた。
【００５３】一方、ポリカーボネートを用いトランスフ
ァー成形により図１（Ａ）の如くレンズ部を有する透光
性支持体を形成させた。形成した透光性支持体には外部
電極がインサートされている。この透光性支持体の凹部
内にＬＥＤチップのサファイア基板面がレンズ部に向く
ように光軸を合わせエポキシ樹脂でダイボンディングさ
せ１５０℃２時間で硬化させた。その後、透光性支持体
の外部電極と、ＬＥＤチップの各電極と、をＡｕワイヤ
ーを用いてそれぞれワイヤーボンディングさせた。透光
性支持体の凹部内のＬＥＤチップ、Ａｕワイヤーなどを
保護するためにシリコン樹脂で封止し保護部材を形成さ
せた。保護部材上にはチタン酸バリウムを含有させたシ
リコン樹脂を塗布硬化し反射部材を設けることにより発
光装置を形成させた。なお、レンズ部の頂点とＬＥＤチ
ップ表面からの距離ｄが３ｍｍ（指向角６０°）、６ｍ
ｍ（指向角３０°）、９ｍｍ（指向角１５°）とさせた
以外は全く同様の発光装置を１００個ずつ形成させた。
【００５４】こうして形成された発光装置を１００個形
成し、平均軸上光度を測定した。また、５ｍｉｎ以内に
−４０℃３０ｍｉｎ、１００℃３０ｍｉｎとした熱衝撃
を１０００サイクル繰り返し気相熱衝撃試験を行った。
【００５５】（比較例１）図５の如く外部電極を延長し
た上にＬＥＤチップを積置させ電気的接続を行ったもの
に樹脂を一体成形させ、それ以外は実施例１と同様にし
てレンズ部の頂点とＬＥＤチップ表面からの距離ｄが３
ｍｍ（指向角６０°）、６ｍｍ（指向角３０°）、９ｍ
ｍ（指向角１５°）の発光装置をそれぞれ１００個ずつ
形成させた。実施例１と同様にして平均軸上光度を測定
し、実施例１と共に表１に示した。また、気相熱衝撃試
験を行い導電性ワイヤーの断線した発光装置の個数を調
べ実施例１と共に表２に示した。
【００５６】
【発明の効果】上述の如く本願発明の請求項１に記載の
構成とすることによって、光取り出し部と導電性ワイヤ
ーを用いた電気的接続部とを別体に形成することができ
るため発光素子を比較的容易に信頼性を高く形成させる
ことができる。特に、光取り出し部である透光性支持体
の形成などに伴う圧力や内部応力による電気的接続部材
の断線などを防いだ発光装置とすることができる。ま
た、光取り出し部を気泡の混入などが極めて少なく集光
力に優れた発光装置とさせることもできる。
【００５７】本願発明の請求項２に記載の構成とするこ
とによって、より簡便で信頼性の高い高輝度発光装置と
することができる。
【００５８】本願発明の請求項３に記載の構成とするこ
とによって、外部環境下からの影響を少なくし信頼性を
高めると共により光取りだし効率の高い発光素子とする
ことができる。
【００５９】本願発明の請求項４に記載の構成とするこ
とによって、ＬＥＤチップから放出された光を波長変換
させることができる。凹部内に蛍光物質を含有させると
共に接着させるため所望の蛍光物質含有量とさせること
ができ発光波長のバラツキの少ない発光装置とすること
ができる。特に発光面側に均一に一定量の蛍光物質を含
有させることができるため発光面における色むらが少な
い発光装置とすることができる。
【００６０】本願発明の請求項５に記載の構成とするこ
とによって、より小さな点光源とさせることができる。
これにより隣接した発光装置の影響を極めて小さくさせ
た光プリンターヘッドなどに好適に用いることができ
る。したがって、発光装置を小型化することができると
共に導電性ワイヤーによって発光部が導電性ワイヤーに
よって陰になることがなく光取り出し効率の高い発光装
置とすることができる。
【００６１】本願発明の請求項６に記載の構成とするこ
とによって、より集光力の高い発光装置とすることがで
きる。特に、光取り出し側に相当する透光性支持体にレ
ンズ部を形成させることによって導電性ワイヤーの密着
性とは関係なく集光力を向上させることができる。
【００６２】本願発明の請求項７に記載の工程とするこ
とによって、容易に信頼性の高く、光取り出し効率の高
い小型化可能な発光装置を形成させることができる。
【００６３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の発光装置の模式図を示し、図１
（Ａ）は、本願発明のチップタイプＬＥＤの概略断面図
であり、図１（Ｂ）は本願発明の他のチップタイプＬＥ
Ｄの概略断面図である。
【図２】本願発明の発光装置をバックライト光源として
構成させた概略断面図である。
【図３】図３は、本願発明の発光装置を用いた光プリン
ターヘッドの模式的断面図である。
【図４】図４は、本願発明の別の発光装置を用いたフル
カラー光プリンターヘッドの模式的断面図である。
【図５】図５は、本願発明と比較のために示した発光素
子の模式的断面図を示す。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１・・・透光性支持体 １０２、２０２、３０２、４０２・・・ＬＥＤチップ １０３、２０３、３０３、４０３・・・導電性ワイヤー １０４、２０４、３０４、４０４・・・透光性接着剤 １０５、２０５、３０５、４０５・・・外部電極 １０６、４０６・・・保護部材 １０７、４０７・・・反射部材 ２１０・・・反射層 ３１０、４１０・・・遮光部材 ４１１・・・蛍光物質が含有された透光性接着剤 ５０１・・・レンズ部 ５０２・・・ＬＥＤチップ ５０３・・・導電性ワイヤー ５０４・・・導電性接着剤 ５０５・・・外部電極
【表１】
【表２】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透光性接着剤を介して透光性支持体上にＬ
    ＥＤチップを配し、該ＬＥＤチップの前記透光性接着剤
    と接した面と対向する面側に有する電極と、前記透光性
    支持体に設けられた外部電極と、を導電性ワイヤーによ
    って電気的に接続されていることを特徴とする発光装
    置。
  2. 【請求項２】前記ＬＥＤチップは透光性絶縁基板に形成
    された半導体上にそれぞれ正極及び負極の電極を有する
    請求項１記載の発光装置。
  3. 【請求項３】前記導電性ワイヤーを保護するための保護
    部材と、該保護部材上の反射部材と、を有する請求項１
    記載の発光装置。
  4. 【請求項４】前記透光性接着剤に蛍光物質が含有されて
    いる請求項１記載の発光装置。
  5. 【請求項５】前記透光性支持体上に少なくとも一箇所の
    開口部を有する遮光部材を設けた請求項１記載の発光装
    置。
  6. 【請求項６】前記透光性支持体が前記ＬＥＤチップから
    の光の少なくとも一部を集光するレンズ部を有する請求
    項１記載の発光装置。
  7. 【請求項７】透光性支持体の凹部に透光性接着剤を介し
    てＬＥＤチップを固定する工程と、 該ＬＥＤチップの電極と、前記透光性支持体に設けられ
    た外部電極と、を導電性ワイヤーによりワイヤーボンデ
    ィングさせる工程と、 前記透光性支持体の凹部内に配された導電性ワイヤー、
    ＬＥＤチップ上に反射部材を形成する工程と、を有する
    ことを特徴とする発光装置の形成方法。
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