JP2007180326A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光特性および量産性に優れた発光装置を提供すること。
【解決手段】第1素子電極1と、第1素子電極1と平面的に離間して配置された第2素子電極2とを備えた発光素子3と、第1パッケージ電極11と、第1パッケージ電極11と平面的に離間して配置された第2パッケージ電極12とを備えたパッケージ13と、前記第1素子電極1と前記第1パッケージ電極11とを導電接続する第1導電性ワイヤー21と、前記第2素子電極2と前記第2パッケージ電極12とを導電接続する第2導電性ワイヤー22とを備え、前記第1パッケージ電極11と前記第1導電性ワイヤー21との接点に対する前記第1素子電極1の方向が、前記第2パッケージ電極12と前記第2導電性ワイヤー22との接点に対する前記第2素子電極2の方向と同じである発光装置とする。
【選択図】図1
【解決手段】第1素子電極1と、第1素子電極1と平面的に離間して配置された第2素子電極2とを備えた発光素子3と、第1パッケージ電極11と、第1パッケージ電極11と平面的に離間して配置された第2パッケージ電極12とを備えたパッケージ13と、前記第1素子電極1と前記第1パッケージ電極11とを導電接続する第1導電性ワイヤー21と、前記第2素子電極2と前記第2パッケージ電極12とを導電接続する第2導電性ワイヤー22とを備え、前記第1パッケージ電極11と前記第1導電性ワイヤー21との接点に対する前記第1素子電極1の方向が、前記第2パッケージ電極12と前記第2導電性ワイヤー22との接点に対する前記第2素子電極2の方向と同じである発光装置とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光装置に関し、特に、生産性を向上させることが可能であり、なおかつ、光特性を向上させることのできる発光装置に関するものである。
従来から、発光装置として、発光素子を用いた発光ダイオード(LED)などが知られている。LEDとしては、発光素子の電極とパッケージ電極とを導電性ワイヤーで接続したものがある(例えば、特許文献1参照)。このようなLEDでは、Auからなる導電性ワイヤーをワイヤーボンディングすることによって、発光素子の電極とパッケージ電極とを接続している。
特開平9−307145号公報
しかしながら、従来のLEDでは、光特性が不十分であり、量産性を低下させることなく、光特性をより一層向上させることが要求されていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光特性を向上させることが可能であり、なおかつ量産性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光特性を向上させることが可能であり、なおかつ量産性に優れた発光装置を提供することを目的とする。
本発明者は、発光装置の光特性を向上させるために、導電性ワイヤーの反射率に着目して本発明を想到した。本発明者は、鋭意研究することにより、導電性ワイヤーの材料として反射率の高い材料を用いることで、高い反射率が得られ、LEDの光特性を向上させることができることを見出した。また、反射率の高い材料として、Alを用いることが望ましいことを見出した。しかし、Alからなる導電性ワイヤーは、ウェッジボンディングによりボンディングしなければならないため、Auからなる導電性ワイヤーをボールボンディングによってボンディングする場合と比較して、導電性ワイヤーのボンディングに要する時間が約3倍も多くかかり、量産性が悪くなってしまう。
すなわち、一般に、ボールボンディング装置は、どの方向にもボンディング可能なものであるので、複数のボンディング作業を連続して実行させる際に、各ボンディング作業毎に導電性ワイヤーの延在方向が異なっていてもボンディングに要する時間に対する影響は少ない。
これに対し、ウェッジボンディング装置は、基本的に一方向のみしかボンディングできない。このため、ウェッジボンディング装置を用いて、ボンディング作業毎に導電性ワイヤーの延在方向が異なる複数のボンディング作業を連続して実行させる際には、ボンディングヘッドに回転機構を取り付けなければならない。ボンディングヘッドに回転機構を取り付けてボンディング作業を実行させると、ボンディングヘッドを回転させる分の時間の増加と、回転機構を取り付けたことによる重量増加に起因するボンディング速度の低下による時間の増加によって、ボンディングに要する時間が非常に長くなる。
そこで、本発明者は、発光装置の構造について検討を重ね、ウェッジボンディング装置を用いて、ボールボンディングと同等の速度でボンディングすることができる本発明の発光装置を想到した。
これに対し、ウェッジボンディング装置は、基本的に一方向のみしかボンディングできない。このため、ウェッジボンディング装置を用いて、ボンディング作業毎に導電性ワイヤーの延在方向が異なる複数のボンディング作業を連続して実行させる際には、ボンディングヘッドに回転機構を取り付けなければならない。ボンディングヘッドに回転機構を取り付けてボンディング作業を実行させると、ボンディングヘッドを回転させる分の時間の増加と、回転機構を取り付けたことによる重量増加に起因するボンディング速度の低下による時間の増加によって、ボンディングに要する時間が非常に長くなる。
そこで、本発明者は、発光装置の構造について検討を重ね、ウェッジボンディング装置を用いて、ボールボンディングと同等の速度でボンディングすることができる本発明の発光装置を想到した。
(1)第1素子電極と、前記第1素子電極と平面的に離間して配置された第2素子電極とを備えた発光素子と、第1パッケージ電極と、前記第1パッケージ電極と平面的に離間して配置された第2パッケージ電極とを備えたパッケージと、前記第1素子電極と前記第1パッケージ電極とを導電接続する第1導電性ワイヤーと、前記第2素子電極と前記第2パッケージ電極とを導電接続する第2導電性ワイヤーとを備え、前記第1パッケージ電極と前記第1導電性ワイヤーとの接点に対する前記第1素子電極の方向が、前記第2パッケージ電極と前記第2導電性ワイヤーとの接点に対する前記第2素子電極の方向と同じであることを特徴とする発光装置。
(2)前記第1導電性ワイヤーおよび前記第2導電性ワイヤーが、Alからなることを特徴とする(1)に記載の発光装置。
(3)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面の前記発光素子が配置されている素子領域よりも外側の領域に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(4)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面に、前記第1素子電極と前記第2素子電極との間の距離よりも直径の小さい円形状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(5)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極および前記第2素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(6)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面に、半円状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられているとともに、前記第2素子電極が前記第2パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(2)前記第1導電性ワイヤーおよび前記第2導電性ワイヤーが、Alからなることを特徴とする(1)に記載の発光装置。
(3)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面の前記発光素子が配置されている素子領域よりも外側の領域に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(4)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面に、前記第1素子電極と前記第2素子電極との間の距離よりも直径の小さい円形状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(5)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極および前記第2素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
(6)前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、前記凹部の底面に、半円状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられているとともに、前記第2素子電極が前記第2パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする(1)または(2)に記載の発光装置。
本発明の発光装置によれば、前記第1パッケージ電極と前記第1導電性ワイヤーとの接点に対する前記第1素子電極の方向が、前記第2パッケージ電極と前記第2導電性ワイヤーとの接点に対する前記第2素子電極の方向と同じであるので、第1導電性ワイヤーおよび第2導電性ワイヤーは、一方向にのみボンディングされることにより製造されるものとなる。
したがって、本発明の発光装置を製造する際に、ウェッジボンディング装置を用いて、第1導電性ワイヤーおよび第2導電性ワイヤーを一方向にのみボンディングする場合でも、ボンディングヘッドに回転機構を取り付ける必要はなく、ボールボンディングを行う場合と同等の速度でボンディングすることができる。また、本発明の発光装置を製造する際に、ボールボンディング装置を用いた場合であっても、ボンディング作業の作業効率を向上させることができる。したがって、本発明の発光装置は、効率良く製造できる。
しかも、本発明の発光装置は、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも効率良く製造できるので、導電性ワイヤーの材料の選択の自由度を増大させることができる。したがって、導電性ワイヤーを例えばAlなどの反射率の高い材料からなるものとすることができる。したがって、本発明の発光装置において、Alからなる第1導電性ワイヤーおよび第2導電性ワイヤーを備えたものとすることで、効率良く製造でき、光特性に優れた発光装置が実現できる。
したがって、本発明の発光装置を製造する際に、ウェッジボンディング装置を用いて、第1導電性ワイヤーおよび第2導電性ワイヤーを一方向にのみボンディングする場合でも、ボンディングヘッドに回転機構を取り付ける必要はなく、ボールボンディングを行う場合と同等の速度でボンディングすることができる。また、本発明の発光装置を製造する際に、ボールボンディング装置を用いた場合であっても、ボンディング作業の作業効率を向上させることができる。したがって、本発明の発光装置は、効率良く製造できる。
しかも、本発明の発光装置は、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも効率良く製造できるので、導電性ワイヤーの材料の選択の自由度を増大させることができる。したがって、導電性ワイヤーを例えばAlなどの反射率の高い材料からなるものとすることができる。したがって、本発明の発光装置において、Alからなる第1導電性ワイヤーおよび第2導電性ワイヤーを備えたものとすることで、効率良く製造でき、光特性に優れた発光装置が実現できる。
「第1実施形態」
図1(a)は、本発明の発光装置の第1実施形態の一例を示した平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す発光装置のA−A‘線に沿う断面図である。なお、図1(a)においては、図面を見やすくするために、パッケージの封止部の記載を省略して示している。
図1に示す発光装置は、発光素子3とパッケージ13とを備えたものであり、発光素子3によって発光された光が上方から取り出されるようになっている。
発光素子3は、半導体発光層3aと、半導体発光層3aの上に配置され、正極として機能する第1素子電極1と、半導体発光層3a上において第1素子電極1と平面的に離間して配置され、負極として機能する第2素子電極2とを備えている。
図1(a)は、本発明の発光装置の第1実施形態の一例を示した平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す発光装置のA−A‘線に沿う断面図である。なお、図1(a)においては、図面を見やすくするために、パッケージの封止部の記載を省略して示している。
図1に示す発光装置は、発光素子3とパッケージ13とを備えたものであり、発光素子3によって発光された光が上方から取り出されるようになっている。
発光素子3は、半導体発光層3aと、半導体発光層3aの上に配置され、正極として機能する第1素子電極1と、半導体発光層3a上において第1素子電極1と平面的に離間して配置され、負極として機能する第2素子電極2とを備えている。
半導体発光層3aは、基板上にn型半導体層と発光層とp型半導体層とを備えたものである。基板の材料としては、サファイア単結晶、スピネル単結晶、ZnO単結晶、LiAlO2単結晶、LiGaO2単結晶、MgO単結晶などの酸化物単結晶、Si単結晶、SiC単結晶、GaAs単結晶、AlN単結晶、GaN単結晶およびZrB2などのホウ化物単結晶などを何ら制限なく用いることができる。
n型半導体層、発光層、p型半導体層は、例えば、窒化物系半導体からなるものとすることができる。窒化物系半導体としては、例えば、一般式AlXGaYInZN1-AMA(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z≦1で且つ、X+Y+Z=1。記号Mは窒素(N)とは別の第V族元素を表し、0≦A<1である。)で表わされる窒化物系半導体を用いることができる。窒化物系半導体は、Al、GaおよびIn以外に他のIII族元素を含有することができ、必要に応じてGe、Si、Mg、Ca、Zn、Be、P、AsおよびBなどの元素を含有することもできる。さらに、意識的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
n型半導体層は、通常、下地層、nコンタクト層およびnクラッド層から構成される。nコンタクト層は下地層および/またはnクラッド層を兼ねることができる。下地層はAlXGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。nコンタクト層としては、下地層と同様にAlXGa1―XN層(0≦x≦1、好ましくは0≦x≦0.5、さらに好ましくは0≦x≦0.1)から構成されることが好ましい。また、nコンタクト層を構成する窒化物系半導体は、下地層と同一組成であることが好ましい。
nコンタクト層と発光層との間には、nクラッド層を設けることが好ましい。nクラッド層はAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。
nコンタクト層と発光層との間には、nクラッド層を設けることが好ましい。nクラッド層はAlGaN、GaN、GaInNなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。
発光層としては、好ましくはGa1-sInsN(0<s<1)の窒化物系半導体からなる発光層が用いられる。発光層は、単一量子井戸(SQW)構造の他に、上記Ga1-sInsNを井戸層として、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいAlcGa1-cN(0≦c≦1)障壁層とからなる多重量子井戸(MQW)構造としてもよい。
p型半導体層は、通常、pクラッド層およびpコンタクト層から構成される。pクラッド層は、AldGa1-dN(0<d≦1、好ましくは0.1≦d≦0.3)から構成されることが好ましい。pコンタクト層は、少なくともAleGa1-eN(0≦e<1、好ましくは0≦e≦0.2、より好ましくは0≦e≦0.1)を含んでなる窒化物系半導体層から構成される。
発光素子3における第1素子電極1および第2素子電極2の配置は、特に限定されず、例えば、図1(a)に示すように、第1素子電極1と第2素子電極2とが、発光素子3の対向する二辺の中間線上に配置されていても良いし、発光素子3の対角線上に配置されていてもよい。また、第1素子電極1および第2素子電極2の平面形状は、ウェッジボンディング可能な面積を有していればいかなる形状であってもよく、図1(a)に示すように、円形状とすることができる。
第1素子電極1および第2素子電極2としては、Au,Al,NiおよびCu等の材料を用いることができる。
第1素子電極1および第2素子電極2としては、Au,Al,NiおよびCu等の材料を用いることができる。
また、パッケージ13は、本体13aと、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12と、第1端子41および第2端子42と、本体13aの凹部14内に充填された封止部13cとを備えている。
本体13aおよび封止部13cは、発光素子3を保護するものである。本体13aは、平面視円形のすり鉢状の凹部14を有するものであり、凹部14の中心部14aには発光素子3が配置されている。
本体13aおよび封止部13cは、ポリフタルアミドなどのアミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、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、PBT樹脂、ガラスエポキシ等からなるものとすることができる。また、本体13aは、モールド形成やインサート成形された樹脂などの絶縁材料により形成することができる。
本体13aおよび封止部13cは、発光素子3を保護するものである。本体13aは、平面視円形のすり鉢状の凹部14を有するものであり、凹部14の中心部14aには発光素子3が配置されている。
本体13aおよび封止部13cは、ポリフタルアミドなどのアミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、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、PBT樹脂、ガラスエポキシ等からなるものとすることができる。また、本体13aは、モールド形成やインサート成形された樹脂などの絶縁材料により形成することができる。
第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12は、発光素子3とパッケージ13との電気的接続を行なうためのものであり、凹部14の底面14bに配置されている。
また、第1素子電極1と第1パッケージ電極11とは、例えば、Alからなる第1導電性ワイヤー21によって導電接続され、第2素子電極2と第2パッケージ電極12とは、例えば、Alからなる第2導電性ワイヤー22によって導電接続されている。
また、第1素子電極1と第1パッケージ電極11とは、例えば、Alからなる第1導電性ワイヤー21によって導電接続され、第2素子電極2と第2パッケージ電極12とは、例えば、Alからなる第2導電性ワイヤー22によって導電接続されている。
第1パッケージ電極11は、底面14bの外形に沿って底面14bの第1端子41側半分に設けられた略半月の主部11aと、主部11aと一体化されて設けられ、凹部14の中心部14aにおいて主部11aから第2端子42側に張り出して形成された張り出し部11bとからなる。図1(a)に示すように、第1パッケージ電極11上には、発光素子3が配置されており、発光素子3の第1素子電極1および第2素子電極2が第1パッケージ電極11と平面的に重なり合っている。
第2パッケージ電極12は、底面14bにおける第1パッケージ電極11が設けられていない領域を覆うように設けられ、図1(a)および図1(b)に示すように、絶縁領域13bによって、第1パッケージ電極11と平面的に離間して配置されている。
第2パッケージ電極12は、底面14bにおける第1パッケージ電極11が設けられていない領域を覆うように設けられ、図1(a)および図1(b)に示すように、絶縁領域13bによって、第1パッケージ電極11と平面的に離間して配置されている。
絶縁領域13bは、本体13aを構成する絶縁材料からなるものであり、第1パッケージ電極11と第2パッケージ電極12との間にほぼ一定の幅で帯状に配置されている。より詳細には、絶縁領域13bは、底面14bの第1端子41と第2端子42との中間位置よりも第2端子42側においては、発光素子3を取り囲むように図1(a)における発光素子3の上側と下側と第2端子42側とに配置され、底面14bの第1端子41と第2端子42との中間線上における発光素子3よりも下側および上側においては、第1端子41と第2端子42との中間線に沿って配置されている。また、本実施形態においては、第1端子41と第2端子42との中間線が、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との中間線と重なり合っている。
本実施形態においては、図1(a)に示すように、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向(図1においては下方向、以下「矢印a方向という」)が、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向と同じとされている。
また、パッケージ13に対する発光素子3の配置は、発光素子3を構成する第1素子電極1と第2素子電極2とをつなぐ線の延在方向と、矢印a方向とが交差するようにされている。なお、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との間の距離を十分に確保して短絡を防ぐため、図1(a)に示すように、第1素子電極1と第2素子電極2とをつなぐ線の延在方向と、矢印a方向とが直交するように配置されることが望ましい。
また、パッケージ13に対する発光素子3の配置は、発光素子3を構成する第1素子電極1と第2素子電極2とをつなぐ線の延在方向と、矢印a方向とが交差するようにされている。なお、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との間の距離を十分に確保して短絡を防ぐため、図1(a)に示すように、第1素子電極1と第2素子電極2とをつなぐ線の延在方向と、矢印a方向とが直交するように配置されることが望ましい。
また、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12は、発光素子3から放出された熱を外部に放熱しやすいものとするため熱伝導性に優れた材料からなるものとすることが望ましい。さらに、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12は、発光素子3が放出した光を効率よく利用できるものとするため反射率の高い材料からなるものとすることが望ましい。具体的には、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12としては、CuやCu系合金、Fe系合金、あるいはNiなどの素地金属の上にAu或いはAg等の貴金属メッキを施したものなどを好適に用いることができる。
また、第1端子41および第2端子42は、パッケージ13と外部との電気的接続を行なうためのものである。第1端子41は、第1パッケージ電極11と同じ材料からなり、本体13aの凹部14を構成する壁部14cを貫通して第1パッケージ電極11と一体化されている。また、第1端子41は、本体13aの側部から導出され、本体13aの底部に沿って折り曲げられている。
一方、第2端子42は、第2パッケージ電極12と同じ材料からなり、本体13aの凹部14を構成する壁部14cを貫通して第2パッケージ電極12と一体化されている。また、第2端子42は、第1端子41と対向する本体13aの側部から導出され、本体13aの底部に沿って折り曲げられている。
一方、第2端子42は、第2パッケージ電極12と同じ材料からなり、本体13aの凹部14を構成する壁部14cを貫通して第2パッケージ電極12と一体化されている。また、第2端子42は、第1端子41と対向する本体13aの側部から導出され、本体13aの底部に沿って折り曲げられている。
本実施形態の発光装置は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、発光素子3を製造する。すなわち、基板上に、n型半導体層と発光層とp型半導体層とを、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)などを用いて形成することにより半導体発光層3aを形成し、得られた半導体発光層3aの上に、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、第1素子電極1と第2素子電極2とを形成することにより発光素子3とする。
まず、発光素子3を製造する。すなわち、基板上に、n型半導体層と発光層とp型半導体層とを、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)などを用いて形成することにより半導体発光層3aを形成し、得られた半導体発光層3aの上に、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、第1素子電極1と第2素子電極2とを形成することにより発光素子3とする。
また、金属板を打ち抜くことにより、第1端子41、第2端子42、第1パッケージ電極11、第2パッケージ電極12となる複数の図2(a)に示す基本単位形状51aを有する図2(b)に示すリードフレーム51を形成する。図2(a)において、符号41cは第1端子41となる部分であり、符号42cは第2端子42となる部分であり、符号11cは第1パッケージ電極11となる部分であり、符号12cは第2パッケージ電極12となる部分である。
次に、図2(b)に示すリードフレーム51にパッケージ13の本体13aとなる絶縁材料をモールド形成して、凹部14を有する本体13a、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12、第1端子41および第2端子42の形成された複数の図3(a)に示す基本単位形状52aを有する図3(b)に示すモールドリードフレーム52を形成する。
次に、図2(b)に示すリードフレーム51にパッケージ13の本体13aとなる絶縁材料をモールド形成して、凹部14を有する本体13a、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12、第1端子41および第2端子42の形成された複数の図3(a)に示す基本単位形状52aを有する図3(b)に示すモールドリードフレーム52を形成する。
次に、モールドリードフレーム52の凹部14に、第1素子電極1と第2素子電極2とをつなぐ線の延在方向と、図1(a)に示す矢印a方向であるリードフレーム51の基本単位形状51aの幅方向とが直交するように発光素子3を実装し、ウェッジボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11とをAlからなる第1導電性ワイヤー21によって導電接続するとともに、第2素子電極2と第2パッケージ電極12とをAlからなる第2導電性ワイヤー22によって導電接続する。
その後、本体13aの凹部14内に、樹脂などを充填して封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して個々の発光装置とすることで、本実施形態の発光装置が得られる。
その後、本体13aの凹部14内に、樹脂などを充填して封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して個々の発光装置とすることで、本実施形態の発光装置が得られる。
本実施形態の発光装置は、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とが、いずれも同じ矢印a方向とされているので、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングは、一方向にのみボンディングすることにより製造されることになる。
したがって、本実施形態の発光装置を製造する際に、ウェッジボンディング装置を用いて、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22をボンディングする場合でも、ボンディングヘッドに回転機構を取り付ける必要はなく、ボールボンディングを行う場合と同等の速度でボンディングすることができる。
また、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングを、一方向にのみボンディングすることにより実施できるので、本実施形態の発光装置を製造する際に、ボールボンディング装置を用いた場合であっても、ボンディング作業の作業効率を向上させることができる。
このように、本実施形態の発光装置は、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも生産性の高いボンディングで得られるものであり、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22を反射率の高いAlからなるものとすることができるので、生産性の高い製造ができ、しかも、光特性に優れた発光装置となる。
したがって、本実施形態の発光装置を製造する際に、ウェッジボンディング装置を用いて、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22をボンディングする場合でも、ボンディングヘッドに回転機構を取り付ける必要はなく、ボールボンディングを行う場合と同等の速度でボンディングすることができる。
また、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングを、一方向にのみボンディングすることにより実施できるので、本実施形態の発光装置を製造する際に、ボールボンディング装置を用いた場合であっても、ボンディング作業の作業効率を向上させることができる。
このように、本実施形態の発光装置は、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも生産性の高いボンディングで得られるものであり、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22を反射率の高いAlからなるものとすることができるので、生産性の高い製造ができ、しかも、光特性に優れた発光装置となる。
「第2実施形態」
図4は、本発明の発光装置の第2実施形態の一例を示した平面図である。図4に示す第2実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図4に示す発光装置では、凹部14の底面14bのうち、発光素子3が配置されている素子領域よりも外側で下側の領域14dにのみ、第1パッケージ電極15および第2パッケージ電極16が配置されており、凹部14の底面14bのうちの第1パッケージ電極15および第2パッケージ電極16が配置されていない領域が絶縁領域13dとされている。また、第1パッケージ電極15と第2パッケージ電極16は同形で、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との中間線の延在方向に沿って配置された絶縁領域13dによって平面的に離間して配置されている。
図4は、本発明の発光装置の第2実施形態の一例を示した平面図である。図4に示す第2実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図4に示す発光装置では、凹部14の底面14bのうち、発光素子3が配置されている素子領域よりも外側で下側の領域14dにのみ、第1パッケージ電極15および第2パッケージ電極16が配置されており、凹部14の底面14bのうちの第1パッケージ電極15および第2パッケージ電極16が配置されていない領域が絶縁領域13dとされている。また、第1パッケージ電極15と第2パッケージ電極16は同形で、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との中間線の延在方向に沿って配置された絶縁領域13dによって平面的に離間して配置されている。
また、本実施形態の発光装置においても、第1パッケージ電極15と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極16と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とが、いずれも同じ矢印a方向とされているので、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングは、一方向にのみボンディングすることにより製造されることになる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
「第3実施形態」
図5は、本発明の発光装置の第3実施形態の一例を示した平面図である。図5に示す第3実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図5に示す発光装置では、凹部14の底面14bのうち、発光素子3が配置されている素子領域よりも外側で下側の領域14dにのみ、第1パッケージ電極17および第2パッケージ電極18が配置されており、凹部14の底面14bのうち第1パッケージ電極17および第2パッケージ電極18が配置されていない領域が絶縁領域13eとされている。また、第1パッケージ電極17と第2パッケージ電極18は同形で、第1素子電極1と第2素子電極2との間の距離よりも直径の小さい円形状である。そして、図5に示すように、第1パッケージ電極17の中心が、第1パッケージ電極17と第1導電性ワイヤー21との接点31となっており、第2パッケージ電極18の中心が、第2パッケージ電極18と第2導電性ワイヤー22との接点32となっている。
図5は、本発明の発光装置の第3実施形態の一例を示した平面図である。図5に示す第3実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図5に示す発光装置では、凹部14の底面14bのうち、発光素子3が配置されている素子領域よりも外側で下側の領域14dにのみ、第1パッケージ電極17および第2パッケージ電極18が配置されており、凹部14の底面14bのうち第1パッケージ電極17および第2パッケージ電極18が配置されていない領域が絶縁領域13eとされている。また、第1パッケージ電極17と第2パッケージ電極18は同形で、第1素子電極1と第2素子電極2との間の距離よりも直径の小さい円形状である。そして、図5に示すように、第1パッケージ電極17の中心が、第1パッケージ電極17と第1導電性ワイヤー21との接点31となっており、第2パッケージ電極18の中心が、第2パッケージ電極18と第2導電性ワイヤー22との接点32となっている。
本実施形態の発光装置においても、第1パッケージ電極17と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極18と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とが、いずれも同じ矢印a方向とされているので、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングは、一方向にのみボンディングすることにより製造されることになる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
「第4実施形態」
図6は、本発明の発光装置の第4実施形態の一例を示した平面図である。図6に示す第4実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図6に示す発光装置では、凹部14の底面14bに、半円状の第1パッケージ電極19および第2パッケージ電極20が配置されている。第1パッケージ電極19と第2パッケージ電極20とは、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との中間線の延在方向に沿って凹部14の底面14bを分断する絶縁領域13fによって平面的に離間して配置されている。また、図6に示す発光装置では、第1素子電極1が第1パッケージ電極19と平面的に重なり合っているとともに、第2素子電極2が第2パッケージ電極20と平面的に重なり合っている。
図6は、本発明の発光装置の第4実施形態の一例を示した平面図である。図6に示す第4実施形態の発光装置が、図1に示す第1実施形態の発光装置と異なるところは、第1パッケージ電極と第2パッケージ電極の形状のみであるので、以下の説明においては、異なるところについてのみ説明し、重複する説明を省略する。
図6に示す発光装置では、凹部14の底面14bに、半円状の第1パッケージ電極19および第2パッケージ電極20が配置されている。第1パッケージ電極19と第2パッケージ電極20とは、第1導電性ワイヤー21と第2導電性ワイヤー22との中間線の延在方向に沿って凹部14の底面14bを分断する絶縁領域13fによって平面的に離間して配置されている。また、図6に示す発光装置では、第1素子電極1が第1パッケージ電極19と平面的に重なり合っているとともに、第2素子電極2が第2パッケージ電極20と平面的に重なり合っている。
本実施形態の発光装置においても、第1パッケージ電極19と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極20と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とが、いずれも同じ矢印a方向とされているので、第1導電性ワイヤー21および第2導電性ワイヤー22のボンディングは、一方向にのみボンディングすることにより製造されることになる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
したがって、本実施形態の発光装置も、ウェッジボンディングでもボールボンディングでも同様に効率良くボンディングされて得られるものとなる。
以下、実施例を示して本発明の作用効果を明確にする。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実験例1〜実験例2)
サファイア単結晶からなる基板上に、MOCVD(有機金属化学気相成長法)を用いてn型半導体層と発光層とp型半導体層とを形成し、AlGaInN系化合物半導体からなる半導体発光層3aを形成した。
そして、得られた半導体発光層3aをエッチングすることにより、n型半導体層を露出させたn型コンタクト層上にフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、Auからなる第1素子電極1を形成した。
また、半導体発光層3a上にITOからなる透明電極を形成し、透明電極の上の一部に、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、Auからなる第2素子電極2を形成した。
このようにして、表面側(図1(b)においては上側)に第1素子電極1および第2素子電極2が形成された縦0.35mm、横0.35mm、高さ0.1mmの発光素子3を得た。
(実験例1〜実験例2)
サファイア単結晶からなる基板上に、MOCVD(有機金属化学気相成長法)を用いてn型半導体層と発光層とp型半導体層とを形成し、AlGaInN系化合物半導体からなる半導体発光層3aを形成した。
そして、得られた半導体発光層3aをエッチングすることにより、n型半導体層を露出させたn型コンタクト層上にフォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、Auからなる第1素子電極1を形成した。
また、半導体発光層3a上にITOからなる透明電極を形成し、透明電極の上の一部に、フォトリソグラフィー技術及びリフトオフ技術を用いて、Auからなる第2素子電極2を形成した。
このようにして、表面側(図1(b)においては上側)に第1素子電極1および第2素子電極2が形成された縦0.35mm、横0.35mm、高さ0.1mmの発光素子3を得た。
また、Cu合金からなる金属板を打ち抜くことにより、第1端子41、第2端子42、第1パッケージ電極11、第2パッケージ電極12となるリードフレーム51を形成し、パッケージ13の本体13aとなるTiO2フィラーを含むポリアミドからなるモールド形成して、凹部14を有する本体13a、第1パッケージ電極11および第2パッケージ電極12、第1端子41および第2端子42の形成されたモールドリードフレーム52を形成した。
次に、モールドリードフレーム52の凹部14に発光素子3を実装し、ウェッジボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11、第2素子電極2と第2パッケージ電極12を、表1に示すワイヤーによって導電接続した。なお、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とは、いずれも同じ矢印a方向とした。
その後、本体13aの凹部14内に、エポキシ樹脂を充填して封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して図1に示す発光装置を得た。
その後、本体13aの凹部14内に、エポキシ樹脂を充填して封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して図1に示す発光装置を得た。
このようにして得られた実験例1〜実験例2の発光装置に、定電流電源を用いて20mAの電流を流し、表1に示す各項目について、以下に示すようにして調べた。その結果を表1に示す。
「VF」
20mAの電流を流したときに発光素子3に印加される電圧を電圧計を用いて調べた。
「放射束」「光束」「発光効率」
積分球を用いて測定し、実験例2の結果を1とした場合の相対値に換算した。
「VF」
20mAの電流を流したときに発光素子3に印加される電圧を電圧計を用いて調べた。
「放射束」「光束」「発光効率」
積分球を用いて測定し、実験例2の結果を1とした場合の相対値に換算した。
表1より、いずれの項目についてもワイヤーとしてAlを用いた実験例1の方が、ワイヤーとしてAuを用いた実験例2と比較して、大きい値となり、光特性に優れたものとなることを確認できた。
(実験例3)
実験例1と同様のモールドリードフレーム52の凹部14に実験例1と同様の発光素子3を実装し、ボールボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11、第2素子電極2と第2パッケージ電極12を、実験例2と同様のワイヤーによって導電接続した。なお、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とは、いずれも同じ矢印a方向とした。
その後、実験例1と同様にして封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して図1に示す発光装置を得た。
実験例1と同様のモールドリードフレーム52の凹部14に実験例1と同様の発光素子3を実装し、ボールボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11、第2素子電極2と第2パッケージ電極12を、実験例2と同様のワイヤーによって導電接続した。なお、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とは、いずれも同じ矢印a方向とした。
その後、実験例1と同様にして封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して図1に示す発光装置を得た。
(実験例4)
実験例1と同様のモールドリードフレーム52の凹部14に実験例1と同様の発光素子3を実装し、ウェッジボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11、第2素子電極2と第2パッケージ電極12を、実験例1と同様のワイヤーによって導電接続した。なお、実験例4では、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向は矢印a方向とし、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向は矢印a方向の反対方向とした。なお、実験例4においては、ボンディングヘッドに回転機構を取り付けてボンディング作業を行なった。
その後、実験例1と同様にして封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して発光装置を得た。
実験例1と同様のモールドリードフレーム52の凹部14に実験例1と同様の発光素子3を実装し、ウェッジボンディングにより、第1素子電極1と第1パッケージ電極11、第2素子電極2と第2パッケージ電極12を、実験例1と同様のワイヤーによって導電接続した。なお、実験例4では、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向は矢印a方向とし、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向は矢印a方向の反対方向とした。なお、実験例4においては、ボンディングヘッドに回転機構を取り付けてボンディング作業を行なった。
その後、実験例1と同様にして封止部13cを形成し、モールドリードフレーム52を切断して発光装置を得た。
このようにして得られた、実験例1、実験例3、実験例4の発光装置の生産性を調べるために、1時間当たりの生産量(生産個数)を調べた。その結果を表2に示す。
表2より、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向と、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向とが同じ矢印a方向である実験例1および実験例3では、第1パッケージ電極11と第1導電性ワイヤー21との接点31に対する第1素子電極1の方向は矢印a方向とし、第2パッケージ電極12と第2導電性ワイヤー22との接点32に対する第2素子電極2の方向は矢印a方向の反対方向とした本発明の比較例である実験例4と比較して、生産性に優れていることが確認できた。
また、ウェッジボンディングを行なった実験例1と、ボールボンディングを行なった実験例3とでは、生産性が同等であることがわかった。
また、ウェッジボンディングを行なった実験例1と、ボールボンディングを行なった実験例3とでは、生産性が同等であることがわかった。
1・・・第1素子電極、2・・・第2素子電極、3・・・発光素子、3a・・・半導体発光層、11、15、17・・・第1パッケージ電極、11a・・・主部、11b・・・張り出し部、12、16、18・・・第2パッケージ電極、13・・・パッケージ、13a・・・本体、13b、13d、13e、13f・・・絶縁領域、13c・・・封止部、14・・・凹部、14a・・・中心部、14b・・・底面、41・・・第1端子、42・・・第2端子、31、32・・・接点、51・・・リードフレーム、52・・・モールドリードフレーム、21・・・第1導電性ワイヤー、22・・・第2導電性ワイヤー。
Claims (6)
- 第1素子電極と、前記第1素子電極と平面的に離間して配置された第2素子電極とを備えた発光素子と、
第1パッケージ電極と、前記第1パッケージ電極と平面的に離間して配置された第2パッケージ電極とを備えたパッケージと、
前記第1素子電極と前記第1パッケージ電極とを導電接続する第1導電性ワイヤーと、
前記第2素子電極と前記第2パッケージ電極とを導電接続する第2導電性ワイヤーとを備え、
前記第1パッケージ電極と前記第1導電性ワイヤーとの接点に対する前記第1素子電極の方向が、前記第2パッケージ電極と前記第2導電性ワイヤーとの接点に対する前記第2素子電極の方向と同じであることを特徴とする発光装置。 - 前記第1導電性ワイヤーおよび前記第2導電性ワイヤーが、Alからなることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面の前記発光素子が配置されている素子領域よりも外側の領域に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面に、前記第1素子電極と前記第2素子電極との間の距離よりも直径の小さい円形状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面に、前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極および前記第2素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。 - 前記パッケージは、平面視円形の凹部を有するものであり、
前記凹部の中心部に、前記発光素子が配置され、
前記凹部の底面に、半円状の前記第1パッケージ電極および前記第2パッケージ電極が配置され、前記第1素子電極が前記第1パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられているとともに、前記第2素子電極が前記第2パッケージ電極と平面的に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置。
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