JP3399440B2 - 複合発光素子と発光装置及びその製造方法 - Google Patents
複合発光素子と発光装置及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光透過性基板上に
形成された半導体膜で構成される発光ダイオード，発光
レーザーダイオード等の発光素子と該発光素子の発光波
長を他の波長に変換する蛍光物質又は発光波長を一部吸
収するフィルター物質を含有した樹脂とを有する複合発
光素子と発光装置及びその製造方法に関するものであ
る。
形成された半導体膜で構成される発光ダイオード，発光
レーザーダイオード等の発光素子と該発光素子の発光波
長を他の波長に変換する蛍光物質又は発光波長を一部吸
収するフィルター物質を含有した樹脂とを有する複合発
光素子と発光装置及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】発光波長を蛍光物質を用いて波長変換す
る技術は、かなり以前から知られている。例えば、ネオ
ン管のガラスの内壁面に蛍光物質を塗布し、オレンジ色
の発光を緑色光に変換したものや、ＧａＡｓの赤外光発
光の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）で、モール
ド樹脂内に蛍光物質を混ぜて、赤外光を緑色光に変換す
るものなどが良く知られている。最近では、青色発光の
ＧａＮ系化合物半導体発光素子（以下、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子と記す）に蛍光物質を用いて白色に発光させる白色
ＬＥＤランプが製品化されている。図１２（ａ），
（ｂ）は、白色ＬＥＤランプに使用されているＧａＮ・
ＬＥＤ素子の平面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。図１３
は、製品化されている従来の白色ＬＥＤランプの断面図
である。このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、サファイア基
板６１の上面に、ＧａＮバッファ層６２と、ｎ型ＧａＮ
層６３と、ｎ型ＡｌＧａＮ層６４と、ＩｎＧａＮのＳＱ
Ｗ層６５とｐ型ＡｌＧａＮ層６６と、ｐ型ＧａＮ層６７
とが順に積層された量子井戸構造を有している。ｎ型Ｇ
ａＮ層６３の上面は、下段部と上段部とからなる階段状
に形成されており、下段部におけるｎ型ＧａＮ層６３の
上面上には、ＴｉとＡｕよりなるｎ電極６８が形成され
ている。また、上段部におけるｎ型ＧａＮ層６３の上面
に、上述のｎ型ＡｌＧａＮ層６４と、ＩｎＧａＮのＳＱ
Ｗ層６５と、ｐ型ＡｌＧａＮ層６６と、ｐ型ＧａＮ層６
７とが順に積層されている。そして、ｐ型ＧａＮ層６７
の上面には、ＮｉとＡｕよりなる電流拡散用の透明電極
６９が形成され、さらにその上にｐ電極７０が形成され
ている。ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０全体の上面は、ボンデ
ィングパッドの部分を除いて、保護膜７１でオーバーコ
ートされている。このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は絶縁性
のサファイア基板６１を用いて構成されているため、両
電極はともに、サファイア基板６１の上面側に形成され
ている。そして、このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、絶縁
性の接着剤８１を介してリードフレーム８０ａ先端のダ
イパッドにダイスボンドされている。ＧａＮ・ＬＥＤ素
子６０のｎ電極６８はＡｕワイヤー８２ａを介してリー
ドフレーム８０ａに接続され、ｐ電極７０はＡｕワイヤ
ー８２ｂを介してリードフレーム８０ｂに接続されてい
る。そして、光反射カップ８０ｃ内部には、第１の樹脂
８３が充填されＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を覆っており、
第１の樹脂８３には、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０の発光波
長を他の波長に変換する蛍光物質８４が含有されてい
る。そして、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を搭載しているリ
ードフレーム８０ａ，８０ｂの先端部分が透光性の第２
の樹脂（エポキシ樹脂）８５でモールドされて、白色Ｌ
ＥＤランプが構成されている。
る技術は、かなり以前から知られている。例えば、ネオ
ン管のガラスの内壁面に蛍光物質を塗布し、オレンジ色
の発光を緑色光に変換したものや、ＧａＡｓの赤外光発
光の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）で、モール
ド樹脂内に蛍光物質を混ぜて、赤外光を緑色光に変換す
るものなどが良く知られている。最近では、青色発光の
ＧａＮ系化合物半導体発光素子（以下、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子と記す）に蛍光物質を用いて白色に発光させる白色
ＬＥＤランプが製品化されている。図１２（ａ），
（ｂ）は、白色ＬＥＤランプに使用されているＧａＮ・
ＬＥＤ素子の平面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。図１３
は、製品化されている従来の白色ＬＥＤランプの断面図
である。このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、サファイア基
板６１の上面に、ＧａＮバッファ層６２と、ｎ型ＧａＮ
層６３と、ｎ型ＡｌＧａＮ層６４と、ＩｎＧａＮのＳＱ
Ｗ層６５とｐ型ＡｌＧａＮ層６６と、ｐ型ＧａＮ層６７
とが順に積層された量子井戸構造を有している。ｎ型Ｇ
ａＮ層６３の上面は、下段部と上段部とからなる階段状
に形成されており、下段部におけるｎ型ＧａＮ層６３の
上面上には、ＴｉとＡｕよりなるｎ電極６８が形成され
ている。また、上段部におけるｎ型ＧａＮ層６３の上面
に、上述のｎ型ＡｌＧａＮ層６４と、ＩｎＧａＮのＳＱ
Ｗ層６５と、ｐ型ＡｌＧａＮ層６６と、ｐ型ＧａＮ層６
７とが順に積層されている。そして、ｐ型ＧａＮ層６７
の上面には、ＮｉとＡｕよりなる電流拡散用の透明電極
６９が形成され、さらにその上にｐ電極７０が形成され
ている。ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０全体の上面は、ボンデ
ィングパッドの部分を除いて、保護膜７１でオーバーコ
ートされている。このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は絶縁性
のサファイア基板６１を用いて構成されているため、両
電極はともに、サファイア基板６１の上面側に形成され
ている。そして、このＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、絶縁
性の接着剤８１を介してリードフレーム８０ａ先端のダ
イパッドにダイスボンドされている。ＧａＮ・ＬＥＤ素
子６０のｎ電極６８はＡｕワイヤー８２ａを介してリー
ドフレーム８０ａに接続され、ｐ電極７０はＡｕワイヤ
ー８２ｂを介してリードフレーム８０ｂに接続されてい
る。そして、光反射カップ８０ｃ内部には、第１の樹脂
８３が充填されＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を覆っており、
第１の樹脂８３には、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０の発光波
長を他の波長に変換する蛍光物質８４が含有されてい
る。そして、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を搭載しているリ
ードフレーム８０ａ，８０ｂの先端部分が透光性の第２
の樹脂（エポキシ樹脂）８５でモールドされて、白色Ｌ
ＥＤランプが構成されている。
【０００３】また、白色チップＬＥＤ（図示せず）の場
合は、反射カップの代わりに筐体の器の中のマウント部
にＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を搭載し、筐体の器を第１の
樹脂８３で充填している。
合は、反射カップの代わりに筐体の器の中のマウント部
にＧａＮ・ＬＥＤ素子６０を搭載し、筐体の器を第１の
樹脂８３で充填している。
【０００４】この白色ＬＥＤランプ又は白色チップＬＥ
Ｄが白色に発光する原理は、光反射カップ８０ｃや筐体
の器の内部に充填された第１の樹脂８３中に、ＧａＮ・
ＬＥＤ素子６０が発する青色波長の光を青色と補色の関
係にある波長の光（黄緑色の光）に変換する蛍光物質８
４を分散させる事により、青色波長のままで第１の樹脂
８３を透過した光と、蛍光物質８４で黄緑色に変換され
た光とが混ざりあっているために、白色光に見えるので
ある。
Ｄが白色に発光する原理は、光反射カップ８０ｃや筐体
の器の内部に充填された第１の樹脂８３中に、ＧａＮ・
ＬＥＤ素子６０が発する青色波長の光を青色と補色の関
係にある波長の光（黄緑色の光）に変換する蛍光物質８
４を分散させる事により、青色波長のままで第１の樹脂
８３を透過した光と、蛍光物質８４で黄緑色に変換され
た光とが混ざりあっているために、白色光に見えるので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示すような白色ＬＥＤランプや白色チップＬＥＤは、
次のような課題がある。
に示すような白色ＬＥＤランプや白色チップＬＥＤは、
次のような課題がある。
【０００６】第１に、蛍光物質８４を含有した第１の樹
脂８３を、光反射カップ８０ｃや筐体の器内部に充填さ
せることにより、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０をこの第１の
樹脂８３で被覆するという構造をとっているために、光
反射カップ８０ｃや筐体の器を持たない品種には適応で
きないといった課題である。
脂８３を、光反射カップ８０ｃや筐体の器内部に充填さ
せることにより、ＧａＮ・ＬＥＤ素子６０をこの第１の
樹脂８３で被覆するという構造をとっているために、光
反射カップ８０ｃや筐体の器を持たない品種には適応で
きないといった課題である。
【０００７】第２に、このような光反射カップ８０ｃや
筐体の器内に第１の樹脂８３を充填する方法では、樹脂
の充填量や樹脂内に含有される蛍光物質の濃度のバラツ
キを制御することは困難となり、その結果、白色の色度
のバラツキが大きくなり、要求される色度の生産歩留ま
りが低下するといった課題である。
筐体の器内に第１の樹脂８３を充填する方法では、樹脂
の充填量や樹脂内に含有される蛍光物質の濃度のバラツ
キを制御することは困難となり、その結果、白色の色度
のバラツキが大きくなり、要求される色度の生産歩留ま
りが低下するといった課題である。
【０００８】第３に、前記白色ＬＥＤランプや白色チッ
プＬＥＤに使用されているＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、
ＧａＮ系青色ＬＥＤランプに使用されている素子と同じ
もので、素子材料の物理定数（例えば、誘電率ε）や素
子構造に起因して、静電気に非常に弱いという弱点があ
る。例えば、この白色ＬＥＤランプと静電気がチャージ
されたコンデンサーとを対抗させて両者間に放電を生じ
させた場合、順方向でおよそ１００Ｖの静電圧で、ま
た、逆方向でおよそ３０Ｖの静電圧で破壊される。この
値は、他のバルク化合物半導体（ＧａＰやＧａＡｌＡｓ
など）で構成されるＬＥＤ素子と比較して非常に小さな
値である。そのため、外部から静電気が印加されないよ
うな保護処理を施さずにＬＥＤランプを取り扱うと、内
部のＧａＮ・ＬＥＤ素子６０がすぐに破壊されてしまう
という課題である。
プＬＥＤに使用されているＧａＮ・ＬＥＤ素子６０は、
ＧａＮ系青色ＬＥＤランプに使用されている素子と同じ
もので、素子材料の物理定数（例えば、誘電率ε）や素
子構造に起因して、静電気に非常に弱いという弱点があ
る。例えば、この白色ＬＥＤランプと静電気がチャージ
されたコンデンサーとを対抗させて両者間に放電を生じ
させた場合、順方向でおよそ１００Ｖの静電圧で、ま
た、逆方向でおよそ３０Ｖの静電圧で破壊される。この
値は、他のバルク化合物半導体（ＧａＰやＧａＡｌＡｓ
など）で構成されるＬＥＤ素子と比較して非常に小さな
値である。そのため、外部から静電気が印加されないよ
うな保護処理を施さずにＬＥＤランプを取り扱うと、内
部のＧａＮ・ＬＥＤ素子６０がすぐに破壊されてしまう
という課題である。
【０００９】前記課題のうち第１と第３の課題は、すで
に本発明者によって、特願平０９−１９２１３５号公報
で提言した。本発明では、第２の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、光反射カップや筐体
の器の有無に関わりなく、蛍光物質を含有した第１の樹
脂がＧａＮ・ＬＥＤ素子の周囲に被覆可能となる構造で
あり、白色の色度制御が可能でバラツキも小さく生産歩
留まりが向上できる複合発光素子とそれを用いた発光装
置及びそれらの製造方法を提供することにある。
に本発明者によって、特願平０９−１９２１３５号公報
で提言した。本発明では、第２の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、光反射カップや筐体
の器の有無に関わりなく、蛍光物質を含有した第１の樹
脂がＧａＮ・ＬＥＤ素子の周囲に被覆可能となる構造で
あり、白色の色度制御が可能でバラツキも小さく生産歩
留まりが向上できる複合発光素子とそれを用いた発光装
置及びそれらの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた本発明の複合発光素子に関する手段は、光透過
性基板の上にｎ型半導体層及びｐ型半導体層を積層し、
前記光透過性基板を上面に向けてこれを主光取り出し面
とするとともに、下面にはｎ型半導体層及びｐ型半導体
層に接続するｎ電極及びｐ電極が形成された発光素子
と、前記発光素子を搭載し、それと対向する面上に第１
及び第２の対向電極と反対の面に裏面電極を持ち、前記
第１及び第２の対向電極はそれぞれ前記ｎ電極及びｐ電
極にマイクロバンプを介して導通接合しているととも
に、前記第１及び第２の対向電極のうち一方の電極はボ
ンディングパッド領域があり、他方の電極は前記裏面電
極に導通しているサブマウント素子と、前記発光素子の
発光波長を他の波長に変換する蛍光物質、又は前記発光
素子の発光波長を一部吸収するフィルター物質を含有し
た第１の樹脂とを備えるとともに、前記第１の樹脂が、
前記サブマウント素子を受け皿として、前記サブマウン
ト素子の上に配置された前記発光素子を覆うように塗布
されている複合発光素子において、前記発光素子の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布さ
れた前記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又
は両方が研磨により受け皿となる前記サブマウント素子
の裏面電極形成面とほぼ平行に形成することである。
に講じた本発明の複合発光素子に関する手段は、光透過
性基板の上にｎ型半導体層及びｐ型半導体層を積層し、
前記光透過性基板を上面に向けてこれを主光取り出し面
とするとともに、下面にはｎ型半導体層及びｐ型半導体
層に接続するｎ電極及びｐ電極が形成された発光素子
と、前記発光素子を搭載し、それと対向する面上に第１
及び第２の対向電極と反対の面に裏面電極を持ち、前記
第１及び第２の対向電極はそれぞれ前記ｎ電極及びｐ電
極にマイクロバンプを介して導通接合しているととも
に、前記第１及び第２の対向電極のうち一方の電極はボ
ンディングパッド領域があり、他方の電極は前記裏面電
極に導通しているサブマウント素子と、前記発光素子の
発光波長を他の波長に変換する蛍光物質、又は前記発光
素子の発光波長を一部吸収するフィルター物質を含有し
た第１の樹脂とを備えるとともに、前記第１の樹脂が、
前記サブマウント素子を受け皿として、前記サブマウン
ト素子の上に配置された前記発光素子を覆うように塗布
されている複合発光素子において、前記発光素子の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布さ
れた前記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又
は両方が研磨により受け皿となる前記サブマウント素子
の裏面電極形成面とほぼ平行に形成することである。
【００１１】白色の色度は、発光素子の主光取り出し面
（光透過性基板の天面）上の蛍光物質を含有した第１の
樹脂の厚みに最も大きく依存するので、その厚みを精度
良く制御すればよい。そのためには、サブマウント素子
の裏面電極形成面を基準面にし、この面からの厚みで制
御することが良い方法である。つまり、色度のバラツキ
は、発光素子の主光取り出し面とその上の第１の樹脂の
外郭面の天面とが基準面に平行になれば、第１の樹脂の
厚みが精度良く均一になり、最小になる。これにより目
的を達成できる。
（光透過性基板の天面）上の蛍光物質を含有した第１の
樹脂の厚みに最も大きく依存するので、その厚みを精度
良く制御すればよい。そのためには、サブマウント素子
の裏面電極形成面を基準面にし、この面からの厚みで制
御することが良い方法である。つまり、色度のバラツキ
は、発光素子の主光取り出し面とその上の第１の樹脂の
外郭面の天面とが基準面に平行になれば、第１の樹脂の
厚みが精度良く均一になり、最小になる。これにより目
的を達成できる。
【００１２】また、本発明の製造方法に関する手段は、
前記発光素子のｎ電極及びｐ電極又は前記サブマウント
素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上にマイクロ
バンプを形成する工程と、前記発光素子と前記サブマウ
ント素子の対向する電極間を前記マイクロバンプを介し
て電気的に接続する工程と、前記サブマウント素子を受
け皿として、前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うよう
に塗布する工程とを備えた製造方法であり、マイクロバ
ンプを用いたフリップチップ接合工法に高さ制御をする
ことにより、また第１の樹脂の塗布工法にスクリーン印
刷法を用いることにより、基準面であるサブマウント素
子の裏面電極形成面に前記発光素子の主光取り出し面
（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布された前記第
１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又は両方をほ
ぼ平行にすることが可能である。また、さらに精度良く
制御するためには、前記発光素子の主光取り出し面と、
その上に被覆された前記第１の樹脂の外郭面（天面）の
いずれか一方又は両方を前記サブマウント素子の裏面電
極形成面と平行にするための研磨工程とを追加すれば良
い。
前記発光素子のｎ電極及びｐ電極又は前記サブマウント
素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上にマイクロ
バンプを形成する工程と、前記発光素子と前記サブマウ
ント素子の対向する電極間を前記マイクロバンプを介し
て電気的に接続する工程と、前記サブマウント素子を受
け皿として、前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うよう
に塗布する工程とを備えた製造方法であり、マイクロバ
ンプを用いたフリップチップ接合工法に高さ制御をする
ことにより、また第１の樹脂の塗布工法にスクリーン印
刷法を用いることにより、基準面であるサブマウント素
子の裏面電極形成面に前記発光素子の主光取り出し面
（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布された前記第
１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又は両方をほ
ぼ平行にすることが可能である。また、さらに精度良く
制御するためには、前記発光素子の主光取り出し面と、
その上に被覆された前記第１の樹脂の外郭面（天面）の
いずれか一方又は両方を前記サブマウント素子の裏面電
極形成面と平行にするための研磨工程とを追加すれば良
い。
【００１３】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、光透過
性基板の上にｎ型半導体層及びｐ型半導体層を積層し、
前記光透過性基板を上面に向けてこれを主光取り出し面
とするとともに、下面にはｎ型半導体層及びｐ型半導体
層に接続するｎ電極及びｐ電極が形成された発光素子
と、前記発光素子を搭載し、それと対向する面上に第１
及び第２の対向電極と反対の面に裏面電極を持ち、前記
第１及び第２の対向電極はそれぞれ前記ｎ電極及びｐ電
極にマイクロバンプを介して導通接合しているととも
に、前記第１及び第２の対向電極のうち一方の電極はボ
ンディングパッド領域があり、他方の電極は前記裏面電
極に導通しているサブマウント素子と、前記発光素子の
発光波長を他の波長に変換する蛍光物質、又は前記発光
素子の発光波長を一部吸収するフィルター物質を含有し
た第１の樹脂とを備えるとともに、前記第１の樹脂が、
前記サブマウント素子を受け皿として、前記サブマウン
ト素子の上に配置された前記発光素子を覆うように塗布
されている複合発光素子において、前記発光素子の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布さ
れた前記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又
は両方が研磨により受け皿となる前記サブマウント素子
の裏面電極形成面とほぼ平行に形成されていることを特
徴とする複合発光素子である。
性基板の上にｎ型半導体層及びｐ型半導体層を積層し、
前記光透過性基板を上面に向けてこれを主光取り出し面
とするとともに、下面にはｎ型半導体層及びｐ型半導体
層に接続するｎ電極及びｐ電極が形成された発光素子
と、前記発光素子を搭載し、それと対向する面上に第１
及び第２の対向電極と反対の面に裏面電極を持ち、前記
第１及び第２の対向電極はそれぞれ前記ｎ電極及びｐ電
極にマイクロバンプを介して導通接合しているととも
に、前記第１及び第２の対向電極のうち一方の電極はボ
ンディングパッド領域があり、他方の電極は前記裏面電
極に導通しているサブマウント素子と、前記発光素子の
発光波長を他の波長に変換する蛍光物質、又は前記発光
素子の発光波長を一部吸収するフィルター物質を含有し
た第１の樹脂とを備えるとともに、前記第１の樹脂が、
前記サブマウント素子を受け皿として、前記サブマウン
ト素子の上に配置された前記発光素子を覆うように塗布
されている複合発光素子において、前記発光素子の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布さ
れた前記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又
は両方が研磨により受け皿となる前記サブマウント素子
の裏面電極形成面とほぼ平行に形成されていることを特
徴とする複合発光素子である。
【００１４】これにより、白色の色度は、発光素子の主
光取り出し面（光透過性基板の天面）上の蛍光物質を含
有した第１の樹脂の厚みに大きく依存するので、その厚
みを精度良く制御するには、サブマウント素子の裏面電
極形成面を基準面にし、この面からの厚みで制御するこ
とが良い方法である。そして、色度のバラツキを最小と
するためには、発光素子の主光取り出し面とその上の第
１の樹脂の外郭面とが基準面に平行になればよい。すな
わち、第１の樹脂の厚みが精度良く均一になるという作
用がある。
光取り出し面（光透過性基板の天面）上の蛍光物質を含
有した第１の樹脂の厚みに大きく依存するので、その厚
みを精度良く制御するには、サブマウント素子の裏面電
極形成面を基準面にし、この面からの厚みで制御するこ
とが良い方法である。そして、色度のバラツキを最小と
するためには、発光素子の主光取り出し面とその上の第
１の樹脂の外郭面とが基準面に平行になればよい。すな
わち、第１の樹脂の厚みが精度良く均一になるという作
用がある。
【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の複合発光素子において、前記第１の樹脂は、光透過性
の樹脂に前記蛍光物質を５０〜９０重量％の割合で含有
していることを特徴とする複合発光素子である。
の複合発光素子において、前記第１の樹脂は、光透過性
の樹脂に前記蛍光物質を５０〜９０重量％の割合で含有
していることを特徴とする複合発光素子である。
【００１６】これにより、白色の色度を実現するための
蛍光物質の含有率が最適化されるとともにスクリーン印
刷も可能になるという作用がある。
蛍光物質の含有率が最適化されるとともにスクリーン印
刷も可能になるという作用がある。
【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の複合発光素子において、前記発光素子の主光取り出し
面上の前記第１の樹脂の厚みｔがほぼ一定で、２０μｍ
≦t≦１１０μｍの範囲であることを特徴とする複合発
光素子である。
の複合発光素子において、前記発光素子の主光取り出し
面上の前記第１の樹脂の厚みｔがほぼ一定で、２０μｍ
≦t≦１１０μｍの範囲であることを特徴とする複合発
光素子である。
【００１８】これにより、白色の色度を実現する発光素
子の主光取り出し面上の第１の樹脂の厚みが最適化され
るという作用がある。
子の主光取り出し面上の第１の樹脂の厚みが最適化され
るという作用がある。
【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の複合発光素子において、前記第１の樹脂の前記発光素
子の主光取り出し面及び側面からの厚さがほぼ均一で、
その厚みｔが、２０μｍ≦t≦１１０μｍの範囲である
ことを特徴とする複合発光素子である。
の複合発光素子において、前記第１の樹脂の前記発光素
子の主光取り出し面及び側面からの厚さがほぼ均一で、
その厚みｔが、２０μｍ≦t≦１１０μｍの範囲である
ことを特徴とする複合発光素子である。
【００２０】これにより、発光素子の主光取り出し面
（天面）上のみではなく、その側面も含めた発光素子の
外郭面からの第１樹脂の厚みを最適化するので、色ムラ
のない良好な白色発光が得られるという作用がある。
（天面）上のみではなく、その側面も含めた発光素子の
外郭面からの第１樹脂の厚みを最適化するので、色ムラ
のない良好な白色発光が得られるという作用がある。
【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１，２，
３又は４に記載の複合発光素子において、前記発光素子
は、光透過性の基板と該基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子
であり、前記サブマウント素子は、一方の面付近にｎ型
半導体層とそれにオーミック接続する第１の対向電極及
びｐ型半導体層とそれにオーミック接続する第２の対向
電極を形成した横型のＳｉダイオードであることを特徴
とする複合発光素子である。
３又は４に記載の複合発光素子において、前記発光素子
は、光透過性の基板と該基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子
であり、前記サブマウント素子は、一方の面付近にｎ型
半導体層とそれにオーミック接続する第１の対向電極及
びｐ型半導体層とそれにオーミック接続する第２の対向
電極を形成した横型のＳｉダイオードであることを特徴
とする複合発光素子である。
【００２２】これにより、ＧａＮ・ＬＥＤ素子の下敷き
としてのＳｉダイオード素子が、蛍光物質やフィルター
物質を含む第１の樹脂の受け皿となるために、光反射カ
ップや筐体の器の有無に関係なく、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
を覆うように第１の樹脂を塗布できる構造になるととも
に、光透過性のサファイア基板を用いたＧａＮ・ＬＥＤ
素子が静電気に弱い素子であるにもかかわらず、静電気
破壊に対する耐性の高い複合発光素子が得られるという
作用がある。また、横型のＳｉダイオード素子とするこ
とにより、発光素子との電気的接続を行う部分と外部部
材との電気的接続を行う部分とを形成することが容易と
なるという作用がある。
としてのＳｉダイオード素子が、蛍光物質やフィルター
物質を含む第１の樹脂の受け皿となるために、光反射カ
ップや筐体の器の有無に関係なく、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
を覆うように第１の樹脂を塗布できる構造になるととも
に、光透過性のサファイア基板を用いたＧａＮ・ＬＥＤ
素子が静電気に弱い素子であるにもかかわらず、静電気
破壊に対する耐性の高い複合発光素子が得られるという
作用がある。また、横型のＳｉダイオード素子とするこ
とにより、発光素子との電気的接続を行う部分と外部部
材との電気的接続を行う部分とを形成することが容易と
なるという作用がある。
【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１，２，
３又は４に記載の複合発光素子において、前記発光素子
が、光透過性の基板と該基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子
であり、前記サブマウント素子が、第１の対向電極と第
２の対向電極のうち一方が導電性基板の表面に対して絶
縁状態となり、他方が導通状態となるように形成された
導電性Ｓｉの補助素子であることを特徴とする複合発光
素子である。
３又は４に記載の複合発光素子において、前記発光素子
が、光透過性の基板と該基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子
であり、前記サブマウント素子が、第１の対向電極と第
２の対向電極のうち一方が導電性基板の表面に対して絶
縁状態となり、他方が導通状態となるように形成された
導電性Ｓｉの補助素子であることを特徴とする複合発光
素子である。
【００２４】光透過性のＳｉＣ基板を用いたＧａＮ・Ｌ
ＥＤ素子の場合は、静電気に強いのでＳｉダイオード素
子を用いる必要はなく、上記導電性Ｓｉのサブマウント
素子を用いることにより、請求項５と同じ作用がある。
ＥＤ素子の場合は、静電気に強いのでＳｉダイオード素
子を用いる必要はなく、上記導電性Ｓｉのサブマウント
素子を用いることにより、請求項５と同じ作用がある。
【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項１から６
に記載の複合発光素子を用いた発光装置であって、リー
ドフレーム又はプリント配線基板のマウント部に前記複
合発光素子のサブマウント素子の裏面電極を下にして導
電性ペーストを介して搭載し、前記サブマウント素子の
ボンディングパッド領域とリードフレーム又はプリン ト
配線基板とをワイヤーを介して接続し、前記複合発光素
子を含む前記リードフレームの先端部又はプリント配線
基板の上面を光透過性の第２の樹脂で封止したことを特
徴とする発光装置である。
に記載の複合発光素子を用いた発光装置であって、リー
ドフレーム又はプリント配線基板のマウント部に前記複
合発光素子のサブマウント素子の裏面電極を下にして導
電性ペーストを介して搭載し、前記サブマウント素子の
ボンディングパッド領域とリードフレーム又はプリン ト
配線基板とをワイヤーを介して接続し、前記複合発光素
子を含む前記リードフレームの先端部又はプリント配線
基板の上面を光透過性の第２の樹脂で封止したことを特
徴とする発光装置である。
【００２６】これにより、反射カップや筐体の器の有無
に関わりなく、静電気に強く、色度のバラツキの少ない
様々なタイプの白色発光の発光装置が実現できるという
作用がある。
に関わりなく、静電気に強く、色度のバラツキの少ない
様々なタイプの白色発光の発光装置が実現できるという
作用がある。
【００２７】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発光装置の製造方法であって、前記発光素子のｎ電極
及びｐ電極又は前記サブマウント素子の第１の対向電極
及び第２の対向電極上にマイクロバンプを形成する工程
と、前記発光素子と前記サブマウント素子の対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、前記サブマウント素子を受け皿として、前記第１
の樹脂を前記発光素子を覆うように塗布する工程とを備
えた発光装置の製造方法である。
の発光装置の製造方法であって、前記発光素子のｎ電極
及びｐ電極又は前記サブマウント素子の第１の対向電極
及び第２の対向電極上にマイクロバンプを形成する工程
と、前記発光素子と前記サブマウント素子の対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、前記サブマウント素子を受け皿として、前記第１
の樹脂を前記発光素子を覆うように塗布する工程とを備
えた発光装置の製造方法である。
【００２８】これにより、マイクロバンプを用いたフリ
ップチップ接合工法に高さ制御機能を備えることは可能
であり、また第１の樹脂の塗布工法にスクリーン印刷法
を用いることも可能であるため、基準面であるサブマウ
ント素子の裏面電極形成面に前記発光素子の主光取り出
し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布された前
記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又は両方
をほぼ平行にすることが可能となるといった作用があ
る。
ップチップ接合工法に高さ制御機能を備えることは可能
であり、また第１の樹脂の塗布工法にスクリーン印刷法
を用いることも可能であるため、基準面であるサブマウ
ント素子の裏面電極形成面に前記発光素子の主光取り出
し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布された前
記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又は両方
をほぼ平行にすることが可能となるといった作用があ
る。
【００２９】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発光装置の製造方法において、前記発光素子のｐ電極
及びｎ電極又は前記サブマウント素子の第１の対向電極
及び第２の対向電極上に前記マイクロバンプとしてスタ
ッドバンプを形成する工程と、ウエハー状態の前記サブ
マウント素子を下に置き、前記発光素子を電極形成面を
下にして、前記発光素子のｎ電極及びｐ電極を前記サブ
マウント素子の対向する第１の対向電極及び第２の対向
電極上に位置合わせをし、前記マイクロバンプを接触さ
せて溶着し、前記サブマウント素子上に前記発光素子を
固定するとともに、対向する電極間を前記マイクロバン
プを介して電気的に接続する工程と、前記ウエハー状態
のサブマウント素子を受け皿として、前記第１の樹脂を
前記発光素子を覆うように塗布し硬化する工程と、前記
第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマウン
ト素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーをチッ
プ単位に分割する工程と、チップ化された前記複合発光
素子をリードフレーム又はプリント配線基板等のマウン
ト部に前記サブマウント素子の裏面電極を下にして搭載
し、導電性ペーストを介し電気的接続を取りながら固定
する工程と、前記サブマウント素子のボンディングパッ
ド領域と前記リードフレーム又はプリント配線基板等の
リード部間をワイヤーで接続する工程とを備えた発光装
置の製造方法である。
の発光装置の製造方法において、前記発光素子のｐ電極
及びｎ電極又は前記サブマウント素子の第１の対向電極
及び第２の対向電極上に前記マイクロバンプとしてスタ
ッドバンプを形成する工程と、ウエハー状態の前記サブ
マウント素子を下に置き、前記発光素子を電極形成面を
下にして、前記発光素子のｎ電極及びｐ電極を前記サブ
マウント素子の対向する第１の対向電極及び第２の対向
電極上に位置合わせをし、前記マイクロバンプを接触さ
せて溶着し、前記サブマウント素子上に前記発光素子を
固定するとともに、対向する電極間を前記マイクロバン
プを介して電気的に接続する工程と、前記ウエハー状態
のサブマウント素子を受け皿として、前記第１の樹脂を
前記発光素子を覆うように塗布し硬化する工程と、前記
第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマウン
ト素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーをチッ
プ単位に分割する工程と、チップ化された前記複合発光
素子をリードフレーム又はプリント配線基板等のマウン
ト部に前記サブマウント素子の裏面電極を下にして搭載
し、導電性ペーストを介し電気的接続を取りながら固定
する工程と、前記サブマウント素子のボンディングパッ
ド領域と前記リードフレーム又はプリント配線基板等の
リード部間をワイヤーで接続する工程とを備えた発光装
置の製造方法である。
【００３０】これにより、受け皿としてのサブマウント
素子をウエハーの形状で取り扱えるので、第１の樹脂の
塗布工程において、ウエハー単位にパターニング可能な
スクリーン印刷の方法で行うことができ、狙いの色度で
バラツキの少ない発光装置の高精度で高効率な製造方法
が実現できるという作用がある。
素子をウエハーの形状で取り扱えるので、第１の樹脂の
塗布工程において、ウエハー単位にパターニング可能な
スクリーン印刷の方法で行うことができ、狙いの色度で
バラツキの少ない発光装置の高精度で高効率な製造方法
が実現できるという作用がある。
【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の発光装置の製造方法において、前記発光素子の主光
取り出し面と、その上に塗布された前記第１の樹脂の外
郭面（天面）のいずれか一方又は両方を前記サブマウン
ト素子の裏面電極形成面と平行にするための研磨工程と
を備えた発光装置の製造方法である。
載の発光装置の製造方法において、前記発光素子の主光
取り出し面と、その上に塗布された前記第１の樹脂の外
郭面（天面）のいずれか一方又は両方を前記サブマウン
ト素子の裏面電極形成面と平行にするための研磨工程と
を備えた発光装置の製造方法である。
【００３２】これにより、サブマウント素子の裏面電極
形成面を基準面とした研磨工程で、発光素子の主光取り
出し面上の第１の樹脂の設計厚みをさらに精度よくコン
トロールできるので、希望する色度の白色を歩留まりよ
く製造することができるという作用がある。
形成面を基準面とした研磨工程で、発光素子の主光取り
出し面上の第１の樹脂の設計厚みをさらに精度よくコン
トロールできるので、希望する色度の白色を歩留まりよ
く製造することができるという作用がある。
【００３３】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載の発光装置の製造方法において、前記発光素子のｎ
電極及びｐ電極上、又はウエハー状態の前記サブマウン
ト素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上に前記マ
イクロバンプとしてスタッドバンプを形成する工程と、
ウエハー状態の前記サブマウント素子を下に置き、前記
発光素子を電極形成面を下にして、前記発光素子のｎ電
極及びｐ電極を前記サブマウント素子の対向する第１の
対向電極及び第２の対向電極上に位置合わせをし、前記
マイクロバンプを接触させて溶着し、前記サブマウント
素子上に前記発光素子を固定するとともに、対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、前記ウエハー状態のサブマウント素子上に搭載さ
れた前記発光素子の主光取り出し面が前記サブマウント
素子の裏面電極形成面とほぼ平行になるように研磨する
工程と、前記ウエハー状態のサブマウント素子を受け皿
として、前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うように塗
布し硬化する工程と、前記ウエハー状態のサブマウント
素子上に形成された前記第１の樹脂の前記主光取り出し
面上の外郭面（天面）が前記サブマウント素子の裏面電
極形成面とほぼ平行になるように研磨する工程と、前記
第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマウン
ト素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーをチッ
プ単位に分割する工程と、チップ化された前記複合発光
素子をリードフレーム又はプリント配線基板等のマウン
ト部に前記サブマウント素子の裏面電極を下にして搭載
し、導電性ペーストを介し電気的接続を取りながら固定
する工程と、前記サブマウント素子のボンディングパッ
ド領域と前記リードフレーム又はプリント配線基板等の
リード部間をワイヤーで接続する工程とを備えた発光装
置の製造方法である。
記載の発光装置の製造方法において、前記発光素子のｎ
電極及びｐ電極上、又はウエハー状態の前記サブマウン
ト素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上に前記マ
イクロバンプとしてスタッドバンプを形成する工程と、
ウエハー状態の前記サブマウント素子を下に置き、前記
発光素子を電極形成面を下にして、前記発光素子のｎ電
極及びｐ電極を前記サブマウント素子の対向する第１の
対向電極及び第２の対向電極上に位置合わせをし、前記
マイクロバンプを接触させて溶着し、前記サブマウント
素子上に前記発光素子を固定するとともに、対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、前記ウエハー状態のサブマウント素子上に搭載さ
れた前記発光素子の主光取り出し面が前記サブマウント
素子の裏面電極形成面とほぼ平行になるように研磨する
工程と、前記ウエハー状態のサブマウント素子を受け皿
として、前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うように塗
布し硬化する工程と、前記ウエハー状態のサブマウント
素子上に形成された前記第１の樹脂の前記主光取り出し
面上の外郭面（天面）が前記サブマウント素子の裏面電
極形成面とほぼ平行になるように研磨する工程と、前記
第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマウン
ト素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーをチッ
プ単位に分割する工程と、チップ化された前記複合発光
素子をリードフレーム又はプリント配線基板等のマウン
ト部に前記サブマウント素子の裏面電極を下にして搭載
し、導電性ペーストを介し電気的接続を取りながら固定
する工程と、前記サブマウント素子のボンディングパッ
ド領域と前記リードフレーム又はプリント配線基板等の
リード部間をワイヤーで接続する工程とを備えた発光装
置の製造方法である。
【００３４】これにより、ウエハー状のサブマウント素
子上に発光素子を電極形成面を下にして搭載接合した後
に、発光素子の主光取り出し面の傾きやチップ毎の高さ
のバラツキを揃えるために、ウエハー状のサブマウント
素子の裏面電極形成面を基準面にしてそれと平行に研磨
し、さらに、第１の樹脂を発光素子を覆うように塗布し
た後に第１の樹脂の外郭面をそろえるために、同様な研
磨を行なうことにより、第１の樹脂はウエハー全面で発
光素子の上に均一に希望する厚みで被覆されるように仕
上げることができるので、希望する色度の白色を歩留ま
りよく製造することができるという作用がある。
子上に発光素子を電極形成面を下にして搭載接合した後
に、発光素子の主光取り出し面の傾きやチップ毎の高さ
のバラツキを揃えるために、ウエハー状のサブマウント
素子の裏面電極形成面を基準面にしてそれと平行に研磨
し、さらに、第１の樹脂を発光素子を覆うように塗布し
た後に第１の樹脂の外郭面をそろえるために、同様な研
磨を行なうことにより、第１の樹脂はウエハー全面で発
光素子の上に均一に希望する厚みで被覆されるように仕
上げることができるので、希望する色度の白色を歩留ま
りよく製造することができるという作用がある。
【００３５】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の発光装置の製造方法において、前記２つの研磨工
程のうちいずれか一方のみを備えた発光装置の製造方法
である。
記載の発光装置の製造方法において、前記２つの研磨工
程のうちいずれか一方のみを備えた発光装置の製造方法
である。
【００３６】これにより、ウエハー状のサブマウント素
子上に搭載される発光素子の高さのバラツキや傾きが、
チップ接合ボンダーで設備能力的に制御可能な場合は、
第１の樹脂の研磨のみでよく、また、第１の樹脂の塗布
工程がスクリーン印刷で、塗布後の外郭面を制御できる
場合は、チップ接合後の研磨のみで希望する色度の白色
を歩留まりよく製造することができるという作用があ
る。ただし、どちらの場合でも、制御の基準となる面
は、ウエハー状のサブマウント素子の裏面電極形成面で
ある。
子上に搭載される発光素子の高さのバラツキや傾きが、
チップ接合ボンダーで設備能力的に制御可能な場合は、
第１の樹脂の研磨のみでよく、また、第１の樹脂の塗布
工程がスクリーン印刷で、塗布後の外郭面を制御できる
場合は、チップ接合後の研磨のみで希望する色度の白色
を歩留まりよく製造することができるという作用があ
る。ただし、どちらの場合でも、制御の基準となる面
は、ウエハー状のサブマウント素子の裏面電極形成面で
ある。
【００３７】請求項１３に記載の発明は、請求項９，１
１又は１２記載の発光装置の製造方法において、前記マ
イクロバンプは、鍍金工程により形成される製造方法で
ある。
１又は１２記載の発光装置の製造方法において、前記マ
イクロバンプは、鍍金工程により形成される製造方法で
ある。
【００３８】これにより、マイクロバンプの小径化が可
能なために、発光素子の小型化つまり低コスト化が可能
となること、及びマイクロバンプが形成される位置精度
が、スタッドバンプと比較して非常に良く、組立て歩留
まりが向上するといった作用がある。
能なために、発光素子の小型化つまり低コスト化が可能
となること、及びマイクロバンプが形成される位置精度
が、スタッドバンプと比較して非常に良く、組立て歩留
まりが向上するといった作用がある。
【００３９】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００４０】（実施の形態１）
図１の（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施の形態によ
る複合発光素子の断面図及び平面図である。本実施の形
態の特徴は、基準面であるＳｉダイオード素子の裏面電
極形成面に対し、青色発光のＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主
光取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布
された青色の光をその補色の光に変換する蛍光物質を含
有した第１の樹脂の外郭面（天面）の両方がこの外郭面
のエッジ部を除いてほぼ平行になっている点である。ま
た、過電圧に弱い青色発光のＧａＮ・ＬＥＤ素子１が、
静電気保護機能を持つＳｉダイオード素子２上にマイク
ロバンプを介して搭載接合されている点と、ＧａＮ・Ｌ
ＥＤ素子１の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を
含有した第１の樹脂１６が、Ｓｉダイオード素子２を受
け皿として、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布さ
れている点は、既に提案した特願平０９−１９２１３５
号公報と同じである。
る複合発光素子の断面図及び平面図である。本実施の形
態の特徴は、基準面であるＳｉダイオード素子の裏面電
極形成面に対し、青色発光のＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主
光取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布
された青色の光をその補色の光に変換する蛍光物質を含
有した第１の樹脂の外郭面（天面）の両方がこの外郭面
のエッジ部を除いてほぼ平行になっている点である。ま
た、過電圧に弱い青色発光のＧａＮ・ＬＥＤ素子１が、
静電気保護機能を持つＳｉダイオード素子２上にマイク
ロバンプを介して搭載接合されている点と、ＧａＮ・Ｌ
ＥＤ素子１の発光波長を他の波長に変換する蛍光物質を
含有した第１の樹脂１６が、Ｓｉダイオード素子２を受
け皿として、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布さ
れている点は、既に提案した特願平０９−１９２１３５
号公報と同じである。
【００４１】図１の（ａ）に示すように、Ｓｉダイオー
ド素子２上にＧａＮ・ＬＥＤ素子１を重なる状態で搭載
し、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、透光性のサファイア基板
１ａを上面に向けてこれを主光取り出し面とするととも
に、下面にはｐ型半導体層に接続するｐ電極５及びｎ型
半導体層に接続するｎ電極６が形成されている。また、
Ｓｉダイオード素子２は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１と対向
する上面側にｐ型半導体領域２ｂに接続する第１の対向
電極であるｐ電極７及びｎ型半導体領域２ａに接続する
第２の対向電極であるｎ電極８を有し、下面にはｎ型半
導体領域２ａに接続する裏面電極９が形成されている。
Ｓｉダイオード素子２のｐ電極７及びｎ電極８は、Ｇａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１のｎ電極６及びｐ電極５に対向する配
置で形成され、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ電極５とＳｉ
ダイオード素子２のｎ電極８とはＡｕマイクロバンプ１
２を介して、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｎ電極６とＳｉダ
イオード素子２のｐ電極７とはＡｕマイクロバンプ１１
を介して、それぞれ電気的に接続されているとともに、
電極とマイクロバンプとの溶着により固定されている。
さらにｐ電極７上の一部にはボンディングパッド部１０
が形成されており、裏面電極９とボンディングパッド部
１０とで外部部材に接続される構造となっている。ま
た、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の青色光をその補色の黄緑光
に変換する蛍光物質を含有した第１の樹脂１６が、Ｓｉ
ダイオード素子２を受け皿として、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
１を覆うように塗布されている。塗布の方法は、パター
ニングが可能なスクリーン印刷が最適である。それ以外
に、例えば、ディスペンサーによるポッティングの方法
でも可能である。
ド素子２上にＧａＮ・ＬＥＤ素子１を重なる状態で搭載
し、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、透光性のサファイア基板
１ａを上面に向けてこれを主光取り出し面とするととも
に、下面にはｐ型半導体層に接続するｐ電極５及びｎ型
半導体層に接続するｎ電極６が形成されている。また、
Ｓｉダイオード素子２は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１と対向
する上面側にｐ型半導体領域２ｂに接続する第１の対向
電極であるｐ電極７及びｎ型半導体領域２ａに接続する
第２の対向電極であるｎ電極８を有し、下面にはｎ型半
導体領域２ａに接続する裏面電極９が形成されている。
Ｓｉダイオード素子２のｐ電極７及びｎ電極８は、Ｇａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１のｎ電極６及びｐ電極５に対向する配
置で形成され、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ電極５とＳｉ
ダイオード素子２のｎ電極８とはＡｕマイクロバンプ１
２を介して、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｎ電極６とＳｉダ
イオード素子２のｐ電極７とはＡｕマイクロバンプ１１
を介して、それぞれ電気的に接続されているとともに、
電極とマイクロバンプとの溶着により固定されている。
さらにｐ電極７上の一部にはボンディングパッド部１０
が形成されており、裏面電極９とボンディングパッド部
１０とで外部部材に接続される構造となっている。ま
た、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の青色光をその補色の黄緑光
に変換する蛍光物質を含有した第１の樹脂１６が、Ｓｉ
ダイオード素子２を受け皿として、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
１を覆うように塗布されている。塗布の方法は、パター
ニングが可能なスクリーン印刷が最適である。それ以外
に、例えば、ディスペンサーによるポッティングの方法
でも可能である。
【００４２】このような構成にすることにより、ＬＥＤ
ランプやチップＬＥＤに用いるリードフレームや筐体の
配線基板の形状には関係なく、つまり、反射カップや筐
体の器の有無に関係なく、蛍光物質を含む第１の樹脂１
６をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布した発光装
置が実現できる。
ランプやチップＬＥＤに用いるリードフレームや筐体の
配線基板の形状には関係なく、つまり、反射カップや筐
体の器の有無に関係なく、蛍光物質を含む第１の樹脂１
６をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布した発光装
置が実現できる。
【００４３】前記構成で、蛍光物質を、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子１が発する青色光を青色の補色光に変換する蛍光物
質に選ぶことにより、青色のままで第１の樹脂１６を透
過した光と、蛍光物質で青色の補色に変換された光とが
混ざりあって、白色光が得られる。
素子１が発する青色光を青色の補色光に変換する蛍光物
質に選ぶことにより、青色のままで第１の樹脂１６を透
過した光と、蛍光物質で青色の補色に変換された光とが
混ざりあって、白色光が得られる。
【００４４】また、前記ＧａＮ・ＬＥＤ素子１で発光さ
れる光は、サファイア基板１ａ側から上方に取り出され
る。そのため、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ電極５側に
は、従来のＧａＮ・ＬＥＤ素子１に形成されたような電
流拡散用の透明電極（図１２（ａ），（ｂ）に示す符号
６９で示される部材）は必要でなく、電流拡散用の部材
としては、厚膜のｐ電極５のみあればよい。
れる光は、サファイア基板１ａ側から上方に取り出され
る。そのため、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ電極５側に
は、従来のＧａＮ・ＬＥＤ素子１に形成されたような電
流拡散用の透明電極（図１２（ａ），（ｂ）に示す符号
６９で示される部材）は必要でなく、電流拡散用の部材
としては、厚膜のｐ電極５のみあればよい。
【００４５】図２は、本実施の形態の複合発光素子が内
蔵する保護回路を説明するための回路図である。
蔵する保護回路を説明するための回路図である。
【００４６】図２に示すように、保護機能を持つＳｉダ
イオード素子２とＧａＮ・ＬＥＤ素子１とを逆極性の関
係で並列に接続つまり互いのｐ電極とｎ電極とのうち逆
極性の電極同士を接続して、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１に外
部から高電圧が印加されないようにしたものである。ま
た、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ側には、直列にＳｉダイ
オード素子２のｎ型基板の抵抗性分がつながり、小さな
値であるが保護抵抗Ｒとして働く。
イオード素子２とＧａＮ・ＬＥＤ素子１とを逆極性の関
係で並列に接続つまり互いのｐ電極とｎ電極とのうち逆
極性の電極同士を接続して、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１に外
部から高電圧が印加されないようにしたものである。ま
た、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｐ側には、直列にＳｉダイ
オード素子２のｎ型基板の抵抗性分がつながり、小さな
値であるが保護抵抗Ｒとして働く。
【００４７】この場合、Ｓｉダイオード素子２の順方向
動作電圧は約０．９Ｖであるので、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
１に印加される逆方向の電圧は０．９Ｖでカットオフさ
れる。また、Ｓｉダイオード素子２の逆方向ブレイクダ
ウン電圧（ツェナー電圧）は１０Ｖ近傍に設定可能であ
るため、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１に印加される順方向電圧
も保護抵抗Ｒとツェナー電圧の働きで保護される。上述
のように、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の順方向破壊電圧値は
１００Ｖ程度であり、逆方向破壊電圧値は３０Ｖ程度で
あるので、このような構成により、静電気等の高電圧の
印加によるＧａＮ・ＬＥＤ素子１の破壊を確実に防ぐこ
とができる。
動作電圧は約０．９Ｖであるので、ＧａＮ・ＬＥＤ素子
１に印加される逆方向の電圧は０．９Ｖでカットオフさ
れる。また、Ｓｉダイオード素子２の逆方向ブレイクダ
ウン電圧（ツェナー電圧）は１０Ｖ近傍に設定可能であ
るため、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１に印加される順方向電圧
も保護抵抗Ｒとツェナー電圧の働きで保護される。上述
のように、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の順方向破壊電圧値は
１００Ｖ程度であり、逆方向破壊電圧値は３０Ｖ程度で
あるので、このような構成により、静電気等の高電圧の
印加によるＧａＮ・ＬＥＤ素子１の破壊を確実に防ぐこ
とができる。
【００４８】つまり、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の順方向破
壊電圧，逆方向破壊電圧をそれぞれＶｆ１，Ｖｂ１と
し、Ｓｉダイオード素子２の順方向動作電圧，逆方向ブ
レークダウン電圧をそれぞれＶｆ２，Ｖｂ２とし、Ｇａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１の動作電圧をＶＦとすると、下記の関
係 Ｖｆ２＜Ｖｂ１ Ｖｂ２＜Ｖｆ１ Ｖｂ２＞ＶＦ が成立していればよい。
壊電圧，逆方向破壊電圧をそれぞれＶｆ１，Ｖｂ１と
し、Ｓｉダイオード素子２の順方向動作電圧，逆方向ブ
レークダウン電圧をそれぞれＶｆ２，Ｖｂ２とし、Ｇａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１の動作電圧をＶＦとすると、下記の関
係 Ｖｆ２＜Ｖｂ１ Ｖｂ２＜Ｖｆ１ Ｖｂ２＞ＶＦ が成立していればよい。
【００４９】次に、本実施の形態の複合発光素子Ｗの各
部の詳細構造を説明する。
部の詳細構造を説明する。
【００５０】図３（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態の
ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の平面図及びＡ−Ａ線断面図であ
る。同図に示すように、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、サフ
ァイア基板１ａの上面に、ＡｌＮバッファ層３１と、ｎ
型ＧａＮ層３２と、ｎ型ＡｌＧａＮ層３３とＩｎＧａＮ
とＧａＮから成る青色の光を発するＭＱＷ層３４と、ｐ
型ＡｌＧａＮ層３５と、ｐ型ＧａＮ層３６とが順に積層
された量子井戸構造を有している。ｎ型ＧａＮ層３２の
上面は、上面のごくわずかの部分を占める下段部と残り
の大部分を占める上段部とからなる階段状に形成されて
おり、下段部におけるｎ型ＧａＮ層３２の上面には、Ａ
ｌよりなるｎ電極６が形成されている。また、上段部に
おけるｎ型ＧａＮ層３２の上面に、上述のｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層３３と青色の光を発するＭＱＷ層３４と、ｐ型Ａｌ
ＧａＮ層３５と、ｐ型ＧａＮ層３６とが順に積層されて
いる。そして、ｐ型ＧａＮ層３６の上面には、電流拡散
用の透明電極を設けることなく直接、Ａｇ，Ｔｉ，Ａｕ
よりなるｐ電極５が設けられている。本実施の形態にお
けるＧａＮ・ＬＥＤ素子１の平面的なサイズは、一辺が
０．３ｍｍ程度の正方形である。
ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の平面図及びＡ−Ａ線断面図であ
る。同図に示すように、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、サフ
ァイア基板１ａの上面に、ＡｌＮバッファ層３１と、ｎ
型ＧａＮ層３２と、ｎ型ＡｌＧａＮ層３３とＩｎＧａＮ
とＧａＮから成る青色の光を発するＭＱＷ層３４と、ｐ
型ＡｌＧａＮ層３５と、ｐ型ＧａＮ層３６とが順に積層
された量子井戸構造を有している。ｎ型ＧａＮ層３２の
上面は、上面のごくわずかの部分を占める下段部と残り
の大部分を占める上段部とからなる階段状に形成されて
おり、下段部におけるｎ型ＧａＮ層３２の上面には、Ａ
ｌよりなるｎ電極６が形成されている。また、上段部に
おけるｎ型ＧａＮ層３２の上面に、上述のｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層３３と青色の光を発するＭＱＷ層３４と、ｐ型Ａｌ
ＧａＮ層３５と、ｐ型ＧａＮ層３６とが順に積層されて
いる。そして、ｐ型ＧａＮ層３６の上面には、電流拡散
用の透明電極を設けることなく直接、Ａｇ，Ｔｉ，Ａｕ
よりなるｐ電極５が設けられている。本実施の形態にお
けるＧａＮ・ＬＥＤ素子１の平面的なサイズは、一辺が
０．３ｍｍ程度の正方形である。
【００５１】図４（ａ），（ｂ）は、本実施の形態のＳ
ｉダイオード素子２の平面図及びＢ−Ｂ線断面図であ
る。図４（ａ），（ｂ）に示すように、このＳｉダイオ
ード素子２のｎ型シリコン基板２１内に選択的に不純物
イオンの注入を行うことによりｐ型半導体領域２２が形
成されており、逆方向ブレークダウン電圧が１０Ｖ近傍
に設定されている。その後、Ｓｉダイオード素子２のｐ
型半導体領域２２及びｎ型シリコン基板２１（ｎ型半導
体領域）の上に、Ａｌよりなるｐ電極７及びｎ電極８が
形成され、ｐ電極７の一部がボンディングパッド部１０
となる。また、ｎ型シリコン基板２１の下面には、リー
ドと電気的に接続するためのＡｕ，Ｓｂ，Ｎｉよりなる
裏面電極９が形成されている。本実施の形態におけるＳ
ｉダイオード素子２の平面的なサイズは、０．４×０．
６ｍｍ程度である。
ｉダイオード素子２の平面図及びＢ−Ｂ線断面図であ
る。図４（ａ），（ｂ）に示すように、このＳｉダイオ
ード素子２のｎ型シリコン基板２１内に選択的に不純物
イオンの注入を行うことによりｐ型半導体領域２２が形
成されており、逆方向ブレークダウン電圧が１０Ｖ近傍
に設定されている。その後、Ｓｉダイオード素子２のｐ
型半導体領域２２及びｎ型シリコン基板２１（ｎ型半導
体領域）の上に、Ａｌよりなるｐ電極７及びｎ電極８が
形成され、ｐ電極７の一部がボンディングパッド部１０
となる。また、ｎ型シリコン基板２１の下面には、リー
ドと電気的に接続するためのＡｕ，Ｓｂ，Ｎｉよりなる
裏面電極９が形成されている。本実施の形態におけるＳ
ｉダイオード素子２の平面的なサイズは、０．４×０．
６ｍｍ程度である。
【００５２】本実施の形態によると、ＧａＮ・ＬＥＤ素
子１が発する青色光のうち青色のままで蛍光物質を含有
した第１の樹脂１６を透過した光と、蛍光物質により青
色の補色に変換された光とが混ざりあって、白色光が得
られるが、白色の色度は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）上の第１の樹脂の厚
みに最も大きく依存するので、基準面であるＳｉダイオ
ード素子の裏面電極形成面にＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主
光取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布
された第１の樹脂の外郭面（天面）の両方がこの外郭面
のエッジ部を除いてほぼ平行になっているので、その厚
みを精度良く制御でき、希望の色度でバラツキの少ない
白色発光の発光装置を得ることができる。
子１が発する青色光のうち青色のままで蛍光物質を含有
した第１の樹脂１６を透過した光と、蛍光物質により青
色の補色に変換された光とが混ざりあって、白色光が得
られるが、白色の色度は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主光
取り出し面（光透過性基板の天面）上の第１の樹脂の厚
みに最も大きく依存するので、基準面であるＳｉダイオ
ード素子の裏面電極形成面にＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主
光取り出し面（光透過性基板の天面）とこの面上に塗布
された第１の樹脂の外郭面（天面）の両方がこの外郭面
のエッジ部を除いてほぼ平行になっているので、その厚
みを精度良く制御でき、希望の色度でバラツキの少ない
白色発光の発光装置を得ることができる。
【００５３】また、本実施の形態では、Ｓｉダイオード
素子２が受け皿の役目と静電気保護素子の役割を果たす
ので、反射カップや筐体の器の有無に関係なく、蛍光物
質を含む第１の樹脂１６をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆う
ように塗布した発光装置や静電気等の高電圧に対する保
護機能を内蔵した信頼性の高い発光装置が得られること
になる。
素子２が受け皿の役目と静電気保護素子の役割を果たす
ので、反射カップや筐体の器の有無に関係なく、蛍光物
質を含む第１の樹脂１６をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆う
ように塗布した発光装置や静電気等の高電圧に対する保
護機能を内蔵した信頼性の高い発光装置が得られること
になる。
【００５４】また、本実施の形態では、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子１は、マイクロバンプによりＳｉダイオード素子２
上にフリップチップ実装されて、両者で複合発光素子を
形成しているので、両者間の接続に際してはワイヤーボ
ンディングのための広いボンディングパッド部が不要と
なり、複合発光素子全体を小型化できるとともに、発光
に寄与しないｎ電極６及びその周囲部分の面積を狭くで
きるため、発光面積を維持したままチップサイズを小さ
くできる。また、透明なサファイヤ基板１ａ側から光を
取り出すので、従来の図１３に示すようなＧａＮ・ＬＥ
Ｄ素子６０の電極形成面側から光を取り出す場合に比
べ、光を遮る電極がないので光の取り出し効率が向上す
るという利点も得られる。従って、マイクロバンプによ
るフリップチップ接続を行うことで、高価な化合物半導
体基板面積の低減によるコストの削減と、発光能力の増
大とを図ることができる。
素子１は、マイクロバンプによりＳｉダイオード素子２
上にフリップチップ実装されて、両者で複合発光素子を
形成しているので、両者間の接続に際してはワイヤーボ
ンディングのための広いボンディングパッド部が不要と
なり、複合発光素子全体を小型化できるとともに、発光
に寄与しないｎ電極６及びその周囲部分の面積を狭くで
きるため、発光面積を維持したままチップサイズを小さ
くできる。また、透明なサファイヤ基板１ａ側から光を
取り出すので、従来の図１３に示すようなＧａＮ・ＬＥ
Ｄ素子６０の電極形成面側から光を取り出す場合に比
べ、光を遮る電極がないので光の取り出し効率が向上す
るという利点も得られる。従って、マイクロバンプによ
るフリップチップ接続を行うことで、高価な化合物半導
体基板面積の低減によるコストの削減と、発光能力の増
大とを図ることができる。
【００５５】さらに、本実施の形態では、放熱の利点が
揚げられる。図１３の従来構造の場合、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子６０で発生した熱は、周囲の前記蛍光物質を含有し
た第１の樹脂８３や長くて細いＡｕワイヤー８２ａ，８
２ｂ及びサファイア基板６１に放熱されるが、第１の樹
脂８３やサファイア基板６１は熱伝導率が小さいため
に、また、熱伝導率が大きいＡｕワイヤー８２ａ，８２
ｂも長くて直径が２５〜３０μｍと小さいので、放熱が
不十分となり、通電を続けると熱がこもり、蛍光物質を
含有した第１の樹脂８３の周囲が変色し、光の取り出し
効率が低下し、輝度劣化の原因となる。これに対して本
実施の形態では、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１で発生した熱
は、ｐ電極５から直径が１００μｍで厚さが１５μｍの
マイクロバンプ１１，１２を経由して、熱伝導率が良く
てヒートシンクにも使われるＳｉ基板のＳｉダイオード
素子２から外部部材に放熱されるため、放熱は十分に行
え、輝度劣化の原因である第１の樹脂１６の変色も起こ
らず、信頼性の高い発光装置が得られる。
揚げられる。図１３の従来構造の場合、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子６０で発生した熱は、周囲の前記蛍光物質を含有し
た第１の樹脂８３や長くて細いＡｕワイヤー８２ａ，８
２ｂ及びサファイア基板６１に放熱されるが、第１の樹
脂８３やサファイア基板６１は熱伝導率が小さいため
に、また、熱伝導率が大きいＡｕワイヤー８２ａ，８２
ｂも長くて直径が２５〜３０μｍと小さいので、放熱が
不十分となり、通電を続けると熱がこもり、蛍光物質を
含有した第１の樹脂８３の周囲が変色し、光の取り出し
効率が低下し、輝度劣化の原因となる。これに対して本
実施の形態では、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１で発生した熱
は、ｐ電極５から直径が１００μｍで厚さが１５μｍの
マイクロバンプ１１，１２を経由して、熱伝導率が良く
てヒートシンクにも使われるＳｉ基板のＳｉダイオード
素子２から外部部材に放熱されるため、放熱は十分に行
え、輝度劣化の原因である第１の樹脂１６の変色も起こ
らず、信頼性の高い発光装置が得られる。
【００５６】（実施の形態２）
図５は、本発明の一実施の形態による複合発光素子の断
面図である。本実施の形態は、図５に示すように、複合
発光素子の構成は、図１におけるＳｉダイオード素子２
の代わりに、導電性Ｓｉ基板４１の表面に対して絶縁状
態となるように形成された第１の対向電極４２、及び導
通状態となるように形成された第２の対向電極４３を有
する補助素子４０を用いた以外は第１の実施の形態と同
じ構成である。
面図である。本実施の形態は、図５に示すように、複合
発光素子の構成は、図１におけるＳｉダイオード素子２
の代わりに、導電性Ｓｉ基板４１の表面に対して絶縁状
態となるように形成された第１の対向電極４２、及び導
通状態となるように形成された第２の対向電極４３を有
する補助素子４０を用いた以外は第１の実施の形態と同
じ構成である。
【００５７】図６は、本実施の形態の補助素子４０の平
面図である。この補助素子４０の導電性Ｓｉ基板４１の
上面に部分的に絶縁膜４６が形成されており、その上に
導電性Ｓｉ基板４１と絶縁の状態となるようにボンディ
ングパッド領域４４を有する第１の対向電極４２が形成
され、さらに、導電性Ｓｉ基板４１と導通の状態となる
ように第２の対向電極４３が形成されている。また、導
電性Ｓｉ基板４１の下面上には、リードと電気的に接続
するための裏面電極４５が形成されている。この補助素
子４０は、静電気保護素子としての機能は考慮されてい
ないので、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｎ電極とｐ電極に対
向する第１及び第２の対向電極は、逆であってもかまわ
ない。
面図である。この補助素子４０の導電性Ｓｉ基板４１の
上面に部分的に絶縁膜４６が形成されており、その上に
導電性Ｓｉ基板４１と絶縁の状態となるようにボンディ
ングパッド領域４４を有する第１の対向電極４２が形成
され、さらに、導電性Ｓｉ基板４１と導通の状態となる
ように第２の対向電極４３が形成されている。また、導
電性Ｓｉ基板４１の下面上には、リードと電気的に接続
するための裏面電極４５が形成されている。この補助素
子４０は、静電気保護素子としての機能は考慮されてい
ないので、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のｎ電極とｐ電極に対
向する第１及び第２の対向電極は、逆であってもかまわ
ない。
【００５８】本実施の形態における補助素子４０の平面
的なサイズは、０．４×０．６ｍｍ程度である。
的なサイズは、０．４×０．６ｍｍ程度である。
【００５９】補助素子４０上にＧａＮ・ＬＥＤ素子１を
搭載する手順については、実施の形態１と同じ方法であ
り、図１のＳｉダイオード素子２のｐ電極７，ｎ電極
８，裏面電極９の代わりに、図５の補助素子４０の第１
の対向電極４２，第２の対向電極４３，裏面電極４５で
置き換えることにより、同じ手順となる。
搭載する手順については、実施の形態１と同じ方法であ
り、図１のＳｉダイオード素子２のｐ電極７，ｎ電極
８，裏面電極９の代わりに、図５の補助素子４０の第１
の対向電極４２，第２の対向電極４３，裏面電極４５で
置き換えることにより、同じ手順となる。
【００６０】この実施の形態の場合も、実施の形態１と
同様に、基準面である補助素子４０の裏面電極形成面に
ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主光取り出し面（光透過性基板
の天面）とこの面上に塗布された第１の樹脂の外郭面
（天面）の両方がこの外郭面のエッジ部を除いてほぼ平
行になっているので、その厚みを精度良く制御でき、希
望の色度でバラツキの少ない白色発光の発光装置を得る
ことができる。
同様に、基準面である補助素子４０の裏面電極形成面に
ＧａＮ・ＬＥＤ素子１の主光取り出し面（光透過性基板
の天面）とこの面上に塗布された第１の樹脂の外郭面
（天面）の両方がこの外郭面のエッジ部を除いてほぼ平
行になっているので、その厚みを精度良く制御でき、希
望の色度でバラツキの少ない白色発光の発光装置を得る
ことができる。
【００６１】また、前記のように補助素子４０は、静電
気保護素子としての機能は持たないが、蛍光物質を含有
した第１の樹脂１６の受け皿としての機能及び、マイク
ロバンプ１１，１２によるフリップチップ接続を行うこ
とで、高価な化合物半導体基板面積の低減によるコスト
の削減と、透明なサファイヤ基板１ａ側から光を取り出
すことができるので、発光能力の増大とを図ることがで
きる。
気保護素子としての機能は持たないが、蛍光物質を含有
した第１の樹脂１６の受け皿としての機能及び、マイク
ロバンプ１１，１２によるフリップチップ接続を行うこ
とで、高価な化合物半導体基板面積の低減によるコスト
の削減と、透明なサファイヤ基板１ａ側から光を取り出
すことができるので、発光能力の増大とを図ることがで
きる。
【００６２】さらに、放熱の改善により、輝度劣化のな
い信頼性の高い発光装置を得ることができる。
い信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【００６３】前記各実施の形態では、発光素子としてＧ
ａＮ・ＬＥＤ素子１を備えた複合発光素子について説明
したが、本発明は斯かる実施の形態に限定されるもので
はなく、例えば、ＧａＮ系のレーザーダイオード素子を
備えた複合素子や、ＧａＮ系以外の光透過性基板上に設
けられる発光素子を搭載した複合素子であってもよい。
ａＮ・ＬＥＤ素子１を備えた複合発光素子について説明
したが、本発明は斯かる実施の形態に限定されるもので
はなく、例えば、ＧａＮ系のレーザーダイオード素子を
備えた複合素子や、ＧａＮ系以外の光透過性基板上に設
けられる発光素子を搭載した複合素子であってもよい。
【００６４】（実施の形態３）
図７は、本発明の一実施の形態による複合発光素子の断
面図である。本実施の形態の特徴は、実施の形態１及び
２の複合発光素子において、白色発光の色度とそのバラ
ツキを更に精度良く制御するために、ＧａＮ・ＬＥＤ素
子１の主光取り出し面（光透過性のサファイア基板１ａ
の天面）とこの面上に塗布された第１の樹脂１６の外郭
面（天面）の一方又は両方を、受け皿となるサブマウン
ト素子（Ｓｉダイオード素子２又は補助素子４０）の裏
面電極形成面とほぼ平行にした点である。
面図である。本実施の形態の特徴は、実施の形態１及び
２の複合発光素子において、白色発光の色度とそのバラ
ツキを更に精度良く制御するために、ＧａＮ・ＬＥＤ素
子１の主光取り出し面（光透過性のサファイア基板１ａ
の天面）とこの面上に塗布された第１の樹脂１６の外郭
面（天面）の一方又は両方を、受け皿となるサブマウン
ト素子（Ｓｉダイオード素子２又は補助素子４０）の裏
面電極形成面とほぼ平行にした点である。
【００６５】図７の（ａ）は、第１の樹脂１６の天面
を、また（ｂ）は第１の樹脂１６とＧａＮ・ＬＥＤ素子
１のサファイア基板１ａの天面の両方をサブマウント素
子の裏面電極形成面とほぼ平行にした場合である。Ｓｉ
ダイオード素子２上に搭載されている青色ＧａＮ・ＬＥ
Ｄ素子１のサファイア基板１ａの天面上に青色の光を受
けて青色の補色の光を発する蛍光物質を含有した第１の
樹脂１６が被覆されている。白色の光は、青色のままで
第１の樹脂１６を透過した光と、蛍光物質で青色の補色
に変換された光とが混ざりあって得られるために、その
色度は、第１の樹脂１６中に含まれている蛍光物質の含
有率と第１の樹脂１６の厚みＤが重要な要素になる。本
発明者らは、ドミナント波長が４６５ｎｍから４７０ｎ
ｍの青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を用いて第１の樹脂１６
中の蛍光物質の含有率と厚みＤが色度座標（ｘ、ｙ）に
どのように関係するかを調べ、表１に示す結果を得た。
を、また（ｂ）は第１の樹脂１６とＧａＮ・ＬＥＤ素子
１のサファイア基板１ａの天面の両方をサブマウント素
子の裏面電極形成面とほぼ平行にした場合である。Ｓｉ
ダイオード素子２上に搭載されている青色ＧａＮ・ＬＥ
Ｄ素子１のサファイア基板１ａの天面上に青色の光を受
けて青色の補色の光を発する蛍光物質を含有した第１の
樹脂１６が被覆されている。白色の光は、青色のままで
第１の樹脂１６を透過した光と、蛍光物質で青色の補色
に変換された光とが混ざりあって得られるために、その
色度は、第１の樹脂１６中に含まれている蛍光物質の含
有率と第１の樹脂１６の厚みＤが重要な要素になる。本
発明者らは、ドミナント波長が４６５ｎｍから４７０ｎ
ｍの青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を用いて第１の樹脂１６
中の蛍光物質の含有率と厚みＤが色度座標（ｘ、ｙ）に
どのように関係するかを調べ、表１に示す結果を得た。
【００６６】
【表１】
【００６７】測定に際しては、光透過性の樹脂としてエ
ポキシ樹脂を用い、蛍光物質としては、（Ｙ，Ｇｄ）3
（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅを用いた。
ポキシ樹脂を用い、蛍光物質としては、（Ｙ，Ｇｄ）3
（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅを用いた。
【００６８】表１から明らかなように、第１の樹脂１６
の厚さＤが２０〜１１０μｍであって、蛍光物質の含有
率が５０〜９０重量％のとき、白色（ｘ＝０．２５〜
０．４０，ｙ＝０．２５〜０．４０）の値に近似した値
の発光色が得られることが判る。
の厚さＤが２０〜１１０μｍであって、蛍光物質の含有
率が５０〜９０重量％のとき、白色（ｘ＝０．２５〜
０．４０，ｙ＝０．２５〜０．４０）の値に近似した値
の発光色が得られることが判る。
【００６９】蛍光物質の前記含有率の第１の樹脂１６、
例えば含有率５０％のものを用いて、色度座標（ｘ、
ｙ）＝（０．２８，０．３３）の白色光を得るには、第
１の樹脂１６の厚みＤは、５０μｍに設定する必要があ
る。青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファイア基板１ａの
天面上に精度良く均一に５０μｍの第１の樹脂１６の層
を形成するには、ウエハー状のサブマウント素子である
Ｓｉダイオード素子２の裏面電極９の形成面（又は上面
のｐ電極７及びｎ電極８の形成面でも良いが表面に凹凸
構造があるために裏面が好ましい）を基準面にして、
ウエハー状のＳｉダイオード素子２上にサファイア基板
１ａの天面が基準面と平行になるように青色発光のＧａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１を搭載接合し、その上に第１の樹脂１
６を５０μｍの厚みでそれと平行になるようにスクリー
ン印刷の方法で塗布する工法が最もコントロールしやす
い（実施の形態１及び２）。この場合、第１の樹脂の外
郭面のエッジ部に角が立つためにこれをなくすためと、
厚みＤとをより精度良くするため、第１の樹脂１６を厚
めに塗布しておき、基準面に平行に研磨することにより
制御する。このような方法であれば任意の色度にコント
ロールすることも可能であるし、ウエハー面内でバラツ
キも極めて小さくなる。また、図７の（ａ）に示すよう
に基準面と平行に青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を搭載接合
することが困難な場合もＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファ
イア基板１ａの天面の中心から、第１の樹脂１６の天面
までの厚みＤを設定値５０μｍにすれば良いし、また、
図７の（ｂ）のようにＧａＮ・ＬＥＤ素子１をウエハー
に搭載後、基準面に平行になるように研磨工程を入れれ
ばよい。その結果として、図７の（ａ）又は（ｂ）のよ
うに白色の色度及びそのバラツキがコントロールされた
複合発光素子は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファイア基
板１ａの天面とこの面上に塗布された第１の樹脂１６の
外郭面（天面）の一方又は両方がサブマウント素子の裏
面電極形成面とほぼ平行になっている。
例えば含有率５０％のものを用いて、色度座標（ｘ、
ｙ）＝（０．２８，０．３３）の白色光を得るには、第
１の樹脂１６の厚みＤは、５０μｍに設定する必要があ
る。青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファイア基板１ａの
天面上に精度良く均一に５０μｍの第１の樹脂１６の層
を形成するには、ウエハー状のサブマウント素子である
Ｓｉダイオード素子２の裏面電極９の形成面（又は上面
のｐ電極７及びｎ電極８の形成面でも良いが表面に凹凸
構造があるために裏面が好ましい）を基準面にして、
ウエハー状のＳｉダイオード素子２上にサファイア基板
１ａの天面が基準面と平行になるように青色発光のＧａ
Ｎ・ＬＥＤ素子１を搭載接合し、その上に第１の樹脂１
６を５０μｍの厚みでそれと平行になるようにスクリー
ン印刷の方法で塗布する工法が最もコントロールしやす
い（実施の形態１及び２）。この場合、第１の樹脂の外
郭面のエッジ部に角が立つためにこれをなくすためと、
厚みＤとをより精度良くするため、第１の樹脂１６を厚
めに塗布しておき、基準面に平行に研磨することにより
制御する。このような方法であれば任意の色度にコント
ロールすることも可能であるし、ウエハー面内でバラツ
キも極めて小さくなる。また、図７の（ａ）に示すよう
に基準面と平行に青色ＧａＮ・ＬＥＤ素子１を搭載接合
することが困難な場合もＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファ
イア基板１ａの天面の中心から、第１の樹脂１６の天面
までの厚みＤを設定値５０μｍにすれば良いし、また、
図７の（ｂ）のようにＧａＮ・ＬＥＤ素子１をウエハー
に搭載後、基準面に平行になるように研磨工程を入れれ
ばよい。その結果として、図７の（ａ）又は（ｂ）のよ
うに白色の色度及びそのバラツキがコントロールされた
複合発光素子は、ＧａＮ・ＬＥＤ素子１のサファイア基
板１ａの天面とこの面上に塗布された第１の樹脂１６の
外郭面（天面）の一方又は両方がサブマウント素子の裏
面電極形成面とほぼ平行になっている。
【００７０】また、本実施の形態でＧａＮ・ＬＥＤ素子
１がＳｉＣ基板を用いたものの場合は、静電気に強いの
で、Ｓｉダイオード素子２を補助素子４０に置き換えて
も良い。
１がＳｉＣ基板を用いたものの場合は、静電気に強いの
で、Ｓｉダイオード素子２を補助素子４０に置き換えて
も良い。
【００７１】（実施の形態４）
図８及び図９は、本発明の一実施の形態による発光装置
の断面図である。本実施の形態は、前記複合発光素子を
用いた白色ＬＥＤランプ及び白色チップＬＥＤである。
の断面図である。本実施の形態は、前記複合発光素子を
用いた白色ＬＥＤランプ及び白色チップＬＥＤである。
【００７２】図８に示す白色ＬＥＤランプは、反射カッ
プ５０ｃを持つリードフレーム５０ａ先端のダイパット
上に、前記白色発光の複合発光素子Ｗが、Ｓｉダイオー
ド素子２下面の裏面電極９をダイパッドに接触させなが
ら、Ａｇペースト５１によりダイスボンディングされ、
更に、Ｓｉダイオード素子２のｐ電極のボンディングパ
ッド部１０とリードフレーム５０ｂとが、Ａｕワイヤー
５２により接続されている。リードフレーム５０ａのダ
イパッド側面には光を上方に反射させるための反射カッ
プ５０ｃが取り付けられている。リードフレーム５０
ａ，５０ｂの先端部分全体が第２の樹脂５３の光透過性
のエポキシ樹脂でモールドされて、ＬＥＤランプが構成
されている。
プ５０ｃを持つリードフレーム５０ａ先端のダイパット
上に、前記白色発光の複合発光素子Ｗが、Ｓｉダイオー
ド素子２下面の裏面電極９をダイパッドに接触させなが
ら、Ａｇペースト５１によりダイスボンディングされ、
更に、Ｓｉダイオード素子２のｐ電極のボンディングパ
ッド部１０とリードフレーム５０ｂとが、Ａｕワイヤー
５２により接続されている。リードフレーム５０ａのダ
イパッド側面には光を上方に反射させるための反射カッ
プ５０ｃが取り付けられている。リードフレーム５０
ａ，５０ｂの先端部分全体が第２の樹脂５３の光透過性
のエポキシ樹脂でモールドされて、ＬＥＤランプが構成
されている。
【００７３】図９に示す白色チップＬＥＤは、絶縁性配
線基板５５にリード５５ａ，５５ｂが形成され、一方の
リード５５ａの上に前記白色発光の複合発光素子Ｗが、
Ｓｉダイオード素子２下面の裏面電極９を下にして搭載
され、Ａｇペースト５６により導通固定され、更に、Ｓ
ｉダイオード素子２のｐ電極のボンディングパッド部１
０と他方のリード５５ｂとが、Ａｕワイヤー５７により
接続されている。そして、複合発光素子Ｗ及びＡｕワイ
ヤー５７を含んだボンディングエリア全体を透明なエポ
キシ樹脂５８でモールドされて、チップＬＥＤが構成さ
れている。
線基板５５にリード５５ａ，５５ｂが形成され、一方の
リード５５ａの上に前記白色発光の複合発光素子Ｗが、
Ｓｉダイオード素子２下面の裏面電極９を下にして搭載
され、Ａｇペースト５６により導通固定され、更に、Ｓ
ｉダイオード素子２のｐ電極のボンディングパッド部１
０と他方のリード５５ｂとが、Ａｕワイヤー５７により
接続されている。そして、複合発光素子Ｗ及びＡｕワイ
ヤー５７を含んだボンディングエリア全体を透明なエポ
キシ樹脂５８でモールドされて、チップＬＥＤが構成さ
れている。
【００７４】このようなチップＬＥＤの分野では、リー
ド５５ａ，５５ｂから透明なエポキシ樹脂５８の上端ま
での厚さＴを薄くすることが、薄型化による実装容積の
低減の点から重要な要素であるが、白色発光の場合、筐
体の器を形成するタイプのチップＬＥＤに比べ、複合発
光素子Ｗを用いる本実施の形態の方が、薄型化が可能で
あり優位性を持つ。なお、本実施の形態でＳｉダイオー
ド素子２を補助素子４０に置き換えても良い。
ド５５ａ，５５ｂから透明なエポキシ樹脂５８の上端ま
での厚さＴを薄くすることが、薄型化による実装容積の
低減の点から重要な要素であるが、白色発光の場合、筐
体の器を形成するタイプのチップＬＥＤに比べ、複合発
光素子Ｗを用いる本実施の形態の方が、薄型化が可能で
あり優位性を持つ。なお、本実施の形態でＳｉダイオー
ド素子２を補助素子４０に置き換えても良い。
【００７５】次に、前記複合発光素子及び発光装置の具
体的な製造方法についてフローチャートに沿って説明す
る。
体的な製造方法についてフローチャートに沿って説明す
る。
【００７６】（実施の形態５）
図１０は、本発明の一実施の形態による発光装置の製造
方法であり、この実施の形態の製造方法の特徴は、マイ
クロバンプをウエハー状のＳｉダイオード素子２の上面
のｐ電極７及びｎ電極８上にスタッドバンプで形成する
こと、及びチップ化されたＧａＮ・ＬＥＤ素子１をウエ
ハー状のＳｉダイオード素子２上にチップ接合を行い、
ウエハー３の状態で蛍光物質を含有した第１の樹脂１６
をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布する点であ
る。
方法であり、この実施の形態の製造方法の特徴は、マイ
クロバンプをウエハー状のＳｉダイオード素子２の上面
のｐ電極７及びｎ電極８上にスタッドバンプで形成する
こと、及びチップ化されたＧａＮ・ＬＥＤ素子１をウエ
ハー状のＳｉダイオード素子２上にチップ接合を行い、
ウエハー３の状態で蛍光物質を含有した第１の樹脂１６
をＧａＮ・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布する点であ
る。
【００７７】素子プロセスにより、図３に示すようなＧ
ａＮ・ＬＥＤ素子１を製造する。このＧａＮ・ＬＥＤ素
子１は、前記したようにサファイア基板１ａの上面に、
ＧａＮ系化合物半導体層を積層した量子井戸構造で、サ
ファイア基板１ａと反対の面上にＡｌよりなるｎ電極６
とＡｇとＴｉとＡｕよりなるｐ電極５が形成されてい
る。ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、ウエハーの状態でシート
に張り付け、チップ単位にブレイク後、ピックアップし
やすいようにシートをエキスパンドしている（ＬＥＤチ
ップ）。図１０は、この状態から記述されている。
ａＮ・ＬＥＤ素子１を製造する。このＧａＮ・ＬＥＤ素
子１は、前記したようにサファイア基板１ａの上面に、
ＧａＮ系化合物半導体層を積層した量子井戸構造で、サ
ファイア基板１ａと反対の面上にＡｌよりなるｎ電極６
とＡｇとＴｉとＡｕよりなるｐ電極５が形成されてい
る。ＧａＮ・ＬＥＤ素子１は、ウエハーの状態でシート
に張り付け、チップ単位にブレイク後、ピックアップし
やすいようにシートをエキスパンドしている（ＬＥＤチ
ップ）。図１０は、この状態から記述されている。
【００７８】一方、Ｓｉウエハー３に、図４に示すＳｉ
ダイオード素子２を行列状に形成し、その上面のｐ電極
７及びｎ電極８上にスタッドバンプ形成法でマイクロバ
ンプ１１，１２を形成する（バンプ形成）。次にボンダ
ー２５でＧａＮ・ＬＥＤ素子１を電極形成面を下にして
ピックアップし、前記Ｓｉダイオード素子２の対向する
ｐ電極７及びｎ電極８に位置合わせをし、マイクロバン
プ１１，１２を接触させながら熱，超音波,荷重を組み
合わせて加え、前記マイクロバンプ１１，１２を溶着さ
せることにより、電気的接続をとりながら固定させる
（チップ接合）。このチップ接合のタクトは、ＧａＮ・
ＬＥＤ素子１の認識，搬送，位置合わせ，接合を約３秒
以下で行うことができる。また、この時の位置合わせ精
度は、１５μｍ以下である。このチップ接合で、ＧａＮ
・ＬＥＤ素子１とＳｉダイオード素子２との間に１５μ
ｍの隙間が空き、ショート不良はほとんど発生しない。
ダイオード素子２を行列状に形成し、その上面のｐ電極
７及びｎ電極８上にスタッドバンプ形成法でマイクロバ
ンプ１１，１２を形成する（バンプ形成）。次にボンダ
ー２５でＧａＮ・ＬＥＤ素子１を電極形成面を下にして
ピックアップし、前記Ｓｉダイオード素子２の対向する
ｐ電極７及びｎ電極８に位置合わせをし、マイクロバン
プ１１，１２を接触させながら熱，超音波,荷重を組み
合わせて加え、前記マイクロバンプ１１，１２を溶着さ
せることにより、電気的接続をとりながら固定させる
（チップ接合）。このチップ接合のタクトは、ＧａＮ・
ＬＥＤ素子１の認識，搬送，位置合わせ，接合を約３秒
以下で行うことができる。また、この時の位置合わせ精
度は、１５μｍ以下である。このチップ接合で、ＧａＮ
・ＬＥＤ素子１とＳｉダイオード素子２との間に１５μ
ｍの隙間が空き、ショート不良はほとんど発生しない。
【００７９】その後、前記ＧａＮ・ＬＥＤ素子１とＳｉ
ダイオード素子２の一体化素子が形成された前記ウエハ
ー３上に、蛍光物質を含有した第１の樹脂１６をＧａＮ
・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布する（蛍光物質塗
布）。この場合、Ｓｉダイオード素子２のボンディング
パッド部１０を第１の樹脂１６で汚さないようにスクリ
ーン印刷などのパターニング可能な方法で行う。
ダイオード素子２の一体化素子が形成された前記ウエハ
ー３上に、蛍光物質を含有した第１の樹脂１６をＧａＮ
・ＬＥＤ素子１を覆うように塗布する（蛍光物質塗
布）。この場合、Ｓｉダイオード素子２のボンディング
パッド部１０を第１の樹脂１６で汚さないようにスクリ
ーン印刷などのパターニング可能な方法で行う。
【００８０】次に、第１の樹脂１６の塗布済み複合発光
素子Ｗが形成されたウエハー３をシートに張り付け、ダ
イサー２６によりチップ単位に分割（ダイシング）し、
複合発光素子Ｗのチップが形成される。
素子Ｗが形成されたウエハー３をシートに張り付け、ダ
イサー２６によりチップ単位に分割（ダイシング）し、
複合発光素子Ｗのチップが形成される。
【００８１】その後、複合発光素子Ｗをリードフレーム
５０ａのマウント部上に前記Ｓｉダイオード素子２の裏
面電極９を下にして、Ａｇペースト５１を介し、電気的
接続を取りながら固定し（Ｄ／Ｂ）、前記Ｓｉダイオー
ド素子２のボンディングパッド部１０と他方のリード５
０ｂ間をＡｕワイヤー５２で接続（Ｗ／Ｂ）した後、複
合発光素子Ｗを含むリードフレーム５０の先端部を光透
過性の第２の樹脂５３（エポキシ樹脂）でモールド（封
止）し、白色ＬＥＤランプができる。なお、前記実施の
形態でリードフレームの代わりに絶縁性配線基板５５と
置き換えれば、白色チップＬＥＤの製造方法となる。ま
た、Ｓｉダイオード素子２を補助素子４０と置き換えて
も良いし、スタッドバンプをメッキバンプに置き換えて
も良い。
５０ａのマウント部上に前記Ｓｉダイオード素子２の裏
面電極９を下にして、Ａｇペースト５１を介し、電気的
接続を取りながら固定し（Ｄ／Ｂ）、前記Ｓｉダイオー
ド素子２のボンディングパッド部１０と他方のリード５
０ｂ間をＡｕワイヤー５２で接続（Ｗ／Ｂ）した後、複
合発光素子Ｗを含むリードフレーム５０の先端部を光透
過性の第２の樹脂５３（エポキシ樹脂）でモールド（封
止）し、白色ＬＥＤランプができる。なお、前記実施の
形態でリードフレームの代わりに絶縁性配線基板５５と
置き換えれば、白色チップＬＥＤの製造方法となる。ま
た、Ｓｉダイオード素子２を補助素子４０と置き換えて
も良いし、スタッドバンプをメッキバンプに置き換えて
も良い。
【００８２】（実施の形態６）
図１１は、本発明の一実施の形態による発光装置の製造
方法であり、この実施の形態の製造方法の特徴は、第５
の実施の形態の製造方法に、第１の樹脂１６の厚みを設
定値に均一にコントロールし、白色発光の色度とそのバ
ラツキを最適化するための研磨工程を加えた点である。
方法であり、この実施の形態の製造方法の特徴は、第５
の実施の形態の製造方法に、第１の樹脂１６の厚みを設
定値に均一にコントロールし、白色発光の色度とそのバ
ラツキを最適化するための研磨工程を加えた点である。
【００８３】図１１のフローチャートで示すように、ウ
エハー状のＳｉダイオード素子２の上にＧａＮ・ＬＥＤ
素子１をチップ接合した状態は、主光取り出し面である
サファイア基板１ａの天面を裏面電極９の形成面（基準
面）に対して全てのチップで高さを揃え平行にすること
は極めて困難である。その状態は図１１のチップ接合の
図に示すように傾いていたり、高さがデコボコであった
り均一ではない。そこでチップ接合の後に、サファイア
基板１ａの高さ及び平行度を基準面に対して均一にする
ために研磨機２７による研磨工程（チップ研磨）を入れ
る。研磨の際、そのダメージによりＧａＮ・ＬＥＤ素子
１が離脱しないようにＳｉダイオード素子２とＧａＮ・
ＬＥＤ素子１の隙間に樹脂（例えばレジストなど）を入
れて接着強度を補強しても良い。
エハー状のＳｉダイオード素子２の上にＧａＮ・ＬＥＤ
素子１をチップ接合した状態は、主光取り出し面である
サファイア基板１ａの天面を裏面電極９の形成面（基準
面）に対して全てのチップで高さを揃え平行にすること
は極めて困難である。その状態は図１１のチップ接合の
図に示すように傾いていたり、高さがデコボコであった
り均一ではない。そこでチップ接合の後に、サファイア
基板１ａの高さ及び平行度を基準面に対して均一にする
ために研磨機２７による研磨工程（チップ研磨）を入れ
る。研磨の際、そのダメージによりＧａＮ・ＬＥＤ素子
１が離脱しないようにＳｉダイオード素子２とＧａＮ・
ＬＥＤ素子１の隙間に樹脂（例えばレジストなど）を入
れて接着強度を補強しても良い。
【００８４】また、蛍光物質を含有した第１の樹脂１６
の塗布（蛍光物質塗布）の後、ウエハー３に接合した全
てのチップで第１の樹脂１６の厚みを設定値に近づけ、
基準面に対し均一にするために研磨機２７による研磨工
程（蛍光物質研磨）を入れる。後は、実施の形態５と同
じである。
の塗布（蛍光物質塗布）の後、ウエハー３に接合した全
てのチップで第１の樹脂１６の厚みを設定値に近づけ、
基準面に対し均一にするために研磨機２７による研磨工
程（蛍光物質研磨）を入れる。後は、実施の形態５と同
じである。
【００８５】前記実施の形態でリードフレーム５０の代
わりに絶縁性配線基板５５と置き換えれば、白色チップ
ＬＥＤの製造方法となる。また、Ｓｉダイオード素子２
を補助素子４０と置き換えても良いし、スタッドバンプ
をメッキバンプに置き換えても良い。
わりに絶縁性配線基板５５と置き換えれば、白色チップ
ＬＥＤの製造方法となる。また、Ｓｉダイオード素子２
を補助素子４０と置き換えても良いし、スタッドバンプ
をメッキバンプに置き換えても良い。
【００８６】
【発明の効果】本発明によれば、発光素子の下敷きとし
てのサブマウント部材が、蛍光物質やフィルター物質を
含む第１の樹脂の受け皿となるために、光反射カップや
筐体の器の有無に関係なく、発光素子を覆うように第１
の樹脂を塗布できる構造となる。また、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子のごとく、絶縁基板上に形成されたｐ型半導体層及
びｎ型半導体層を有する発光素子に対して、そのｐ型半
導体層とｎ型半導体層との間に高電圧が印加されたとき
に両半導体層をバイパスして電流を流すためのダイオー
ド素子等の静電気保護素子を並列接続させておく構造と
したので、絶縁基板上に形成されながらも静電気等によ
る破壊を防止する機能を持った信頼性の高い複合発光素
子及び発光装置の提供を図ることができる。
てのサブマウント部材が、蛍光物質やフィルター物質を
含む第１の樹脂の受け皿となるために、光反射カップや
筐体の器の有無に関係なく、発光素子を覆うように第１
の樹脂を塗布できる構造となる。また、ＧａＮ・ＬＥＤ
素子のごとく、絶縁基板上に形成されたｐ型半導体層及
びｎ型半導体層を有する発光素子に対して、そのｐ型半
導体層とｎ型半導体層との間に高電圧が印加されたとき
に両半導体層をバイパスして電流を流すためのダイオー
ド素子等の静電気保護素子を並列接続させておく構造と
したので、絶縁基板上に形成されながらも静電気等によ
る破壊を防止する機能を持った信頼性の高い複合発光素
子及び発光装置の提供を図ることができる。
【００８７】さらに、発光素子と静電気保護素子との電
気的接続状態や、発光素子からの光の取り出し手段を工
夫することで、発光装置の小型化や光の取り出し効率の
向上を、また、放熱についても改善された構造となる。
気的接続状態や、発光素子からの光の取り出し手段を工
夫することで、発光装置の小型化や光の取り出し効率の
向上を、また、放熱についても改善された構造となる。
【００８８】さらに、白色発光の色度とそのバラツキを
制御するために、ＧａＮ・ＬＥＤ素子の主光取り出し面
（光透過性のサファイア基板の天面）とこの面上に塗布
された蛍光物質含有の第１の樹脂の外郭面（天面）を、
受け皿となるサブマウント素子（Ｓｉダイオード素子又
は補助素子）の裏面電極形成面を基準面にして研磨し、
ほぼ平行にすることにより、希望する色度の白色発光の
複合発光素子及び白色発光装置を歩留まり良く製造する
ことができる。
制御するために、ＧａＮ・ＬＥＤ素子の主光取り出し面
（光透過性のサファイア基板の天面）とこの面上に塗布
された蛍光物質含有の第１の樹脂の外郭面（天面）を、
受け皿となるサブマウント素子（Ｓｉダイオード素子又
は補助素子）の裏面電極形成面を基準面にして研磨し、
ほぼ平行にすることにより、希望する色度の白色発光の
複合発光素子及び白色発光装置を歩留まり良く製造する
ことができる。
【図１】第１の実施の形態に係る複合発光素子であっ
て、 （ａ）は断面図 （ｂ）は平面図
て、 （ａ）は断面図 （ｂ）は平面図
【図２】第１の実施の形態に係る複合発光素子が内蔵す
る保護回路を説明するための回路図
る保護回路を説明するための回路図
【図３】第１の実施の形態に係るＧａＮ・ＬＥＤ素子で
あって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ線矢視方向にみた断面図
あって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ線矢視方向にみた断面図
【図４】第１の実施の形態のＳｉダイオード素子の構造
を示す図であって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は断面図
を示す図であって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は断面図
【図５】第２の実施の形態に係る複合発光素子の断面図
【図６】第２の実施の形態の補助素子の構造を示す平面
図
図
【図７】第３の実施の形態の複合発光素子であって、
（ａ）は第１の樹脂の天面をサブマウント素子の裏面電
極形成面と平行にした場合の断面図 （ｂ）は第１の樹脂とＧａＮ・ＬＥＤ素子のサファイア
基板の天面をサブマウント素子の裏面電極形成面と平行
にした場合の断面図
極形成面と平行にした場合の断面図 （ｂ）は第１の樹脂とＧａＮ・ＬＥＤ素子のサファイア
基板の天面をサブマウント素子の裏面電極形成面と平行
にした場合の断面図
【図８】第４の実施の形態の白色ＬＥＤランプの断面図
【図９】第４の実施の形態の白色チップＬＥＤの断面図
【図１０】第５の実施の形態の発光装置の製造方法を示
すフローチャート
すフローチャート
【図１１】第６の実施の形態の発光装置の製造方法を示
すフローチャート
すフローチャート
【図１２】製品化されている従来のＧａＮ・ＬＥＤ素子
であって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視方向にみた断面図
であって、 （ａ）は平面図 （ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視方向にみた断面図
【図１３】製品化されている従来のＧａＮ系白色ＬＥＤ
ランプの断面図
ランプの断面図
１ ＧａＮ・ＬＥＤ素子（発光素子）
１ａ サファイア基板
２ Ｓｉダイオード素子（静電気保護素子）
２ａ ｎ型半導体領域
２ｂ ｐ型半導体領域
３ ウエハー
５ ｐ電極
６ ｎ電極
７ ｐ電極
８ ｎ電極
９ 裏面電極
１０ ボンディングパッド部
１１，１２ マイクロバンプ
１６ 第１の樹脂
２１ ｎ型シリコン基板（ｎ型半導体領域）
２２ ｐ型半導体領域
２５ ボンダー
２６ ダイサー
２７ 研磨機
３１ ＡｌＮバッファ層
３２ ｎ型ＧａＮ層（ｎ型半導体領域）
３３ ｎ型ＡｌＧａＮ層（ｎ型半導体領域）
３４ ＭＱＷ層
３５ ｐ型ＡｌＧａＮ層（ｐ型半導体領域）
３６ ｐ型ＧａＮ層（ｐ型半導体領域）
４０ 補助素子
４２ 第１の対向電極
４３ 第２の対向電極
４４ ボンディングパッド領域
４５ 裏面電極
４６ 絶縁膜
５０ａ，５０ｂ リードフレーム
５０ｃ 反射カップ
５１ Ａｇペースト
５２ Ａｕワイヤー
５３ 第２の樹脂（封止樹脂）
５５ 絶縁性配線基板（プリント配線基板）
５５ａ，５５ｂ リード
５６ Ａｇペースト
５７ Ａｕワイヤー
５８ エポキシ樹脂（封止樹脂）
Ｒ 保護抵抗
Ｄ 第１の樹脂の厚み
Ｗ 複合発光素子
Ｔ チップＬＥＤの高さ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−40848（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−163526（ＪＰ，Ａ)
特表 平11−500584（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
H01S 5/00 - 5/50
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】 光透過性基板の上にｎ型半導体層及びｐ
型半導体層を積層し、前記光透過性基板を上面に向けて
これを主光取り出し面とするとともに、下面にはｎ型半
導体層及びｐ型半導体層に接続するｎ電極及びｐ電極が
形成された発光素子と、前記発光素子 を搭載し、それと対向する面上に第１及び
第２の対向電極と反対の面に裏面電極を持ち、前記第１
及び第２の対向電極はそれぞれ前記ｎ電極及びｐ電極に
マイクロバンプを介して導通接合しているとともに、前
記第１及び第２の対向電極のうち一方の電極はボンディ
ングパッド領域があり、他方の電極は前記裏面電極に導
通しているサブマウント素子と、 前記発光素子の発光波長を他の波長に変換する蛍光物
質、又は前記発光素子の発光波長を一部吸収するフィル
ター物質を含有した第１の樹脂とを備えるとともに、前
記第１の樹脂が、前記サブマウント素子を受け皿とし
て、前記サブマウント素子の上に配置された前記発光素
子を覆うように塗布されている複合発光素子において、 前記発光素子の主光取り出し面（光透過性基板の天面）
とこの面上に塗布された前記第１の樹脂の外郭面（天
面）のいずれか一方又は両方が研磨により受け皿となる
前記サブマウント素子の裏面電極形成面とほぼ平行に形
成されていることを特徴とする複合発光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の複合発光素子におい
て、 前記第１の樹脂は、光透過性の樹脂に前記蛍光物質を５
０〜９０重量％の割合で含有していることを特徴とする
複合発光素子。 - 【請求項３】 請求項２に記載の複合発光素子におい
て、 前記発光素子の主光取り出し面上の前記第１の樹脂の厚
みｔがほぼ一定で、２０μｍ≦t≦１１０μｍの範囲で
あることを特徴とする複合発光素子。 - 【請求項４】 請求項２に記載の複合発光素子におい
て、 前記第１の樹脂の前記発光素子の主光取り出し面及び側
面からの厚さがほぼ均一で、その厚みｔが、２０μｍ≦
t≦１１０μｍの範囲であることを特徴とする複合発光
素子。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４に記載の複合発
光素子において、 前記発光素子は、光透過性の基板と該基板上に形成され
たＧａＮ系化合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半
導体発光素子であり、 前記サブマウント素子は、一方の面付近にｎ型半導体層
とそれにオーミック接続する第１の対向電極及びｐ型半
導体層とそれにオーミック接続する第２の対向電極を形
成した横型のＳｉダイオードであることを特徴とする複
合発光素子。 - 【請求項６】 請求項１，２，３又は４に記載の複合発
光素子において、 前記発光素子が、光透過性の基板と該基板上に形成され
たＧａＮ系化合物半導体層とを有するＧａＮ系化合物半
導体発光素子であり、 前記サブマウント素子が、第１の対向電極と第２の対向
電極のうち一方が導電性基板の表面に対して絶縁状態と
なり、他方が導通状態となるように形成された導電性Ｓ
ｉの補助素子であることを特徴とする複合発光素子。 - 【請求項７】 請求項１から６に記載の複合発光素子を
用いた発光装置であって、 リードフレーム又はプリント配線基板のマウント部に前
記複合発光素子のサブマウント素子の裏面電極を下にし
て導電性ペーストを介して搭載し、前記サブマウント素
子のボンディングパッド領域とリードフレーム又はプリ
ント配線基板とをワイヤーを介して接続し、前記複合発
光素子を含む前記リードフレームの先端部又はプリント
配線基板の上面を光透過性の第２の樹脂で封止したこと
を特徴とする発光装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の発光装置の製造方法で
あって、 前記発光素子のｎ電極及びｐ電極又は前記サブマウント
素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上にマイクロ
バンプを形成する工程と、 前記発光素子と前記サブマウント素子の対向する電極間
を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工程
と、 前記サブマウント素子を受け皿として、前記第１の樹脂
を前記発光素子を覆うように塗布する工程とを備えた発
光装置の製造方法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の発光装置の製造方法に
おいて、 前記発光素子のｐ電極及びｎ電極又は前記サブマウント
素子の第１の対向電極及び第２の対向電極上に前記マイ
クロバンプとしてスタッドバンプを形成する工程と、 ウエハー状態の前記サブマウント素子を下に置き、前記
発光素子を電極形成面を下にして、前記発光素子のｎ電
極及びｐ電極を前記サブマウント素子の対向する第１の
対向電極及び第２の対向電極上に位置合わせをし、前記
マイクロバンプを接触させて溶着し、前記サブマウント
素子上に前記発光素子を固定するとともに、対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、 前記ウエハー状態のサブマウント素子を受け皿として、
前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うように塗布し硬化
する工程と、 前記第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマ
ウント素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーを
チップ単位に分割する工程と、 チップ化された前記複合発光素子をリードフレーム又は
プリント配線基板等のマウント部に前記サブマウント素
子の裏面電極を下にして搭載し、導電性ペーストを介し
電気的接続を取りながら固定する工程と、 前記サブマウント素子のボンディングパッド領域と前記
リードフレーム又はプリント配線基板等のリード部間を
ワイヤーで接続する工程とを備えた発光装置の製造方
法。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の発光装置の製造方法
において、 前記発光素子の主光取り出し面と、その上に塗布された
前記第１の樹脂の外郭面（天面）のいずれか一方又は両
方を前記サブマウント素子の裏面電極形成面と平行にす
るための研磨工程とを備えた発光装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の発光装置の製造方
法において、 前記発光素子のｎ電極及びｐ電極上、又はウエハー状態
の前記サブマウント素子の第１の対向電極及び第２の対
向電極上に前記マイクロバンプとしてスタッドバンプを
形成する工程と、 ウエハー状態の前記サブマウント素子を下に置き、前記
発光素子を電極形成面を下にして、前記発光素子のｎ電
極及びｐ電極を前記サブマウント素子の対向する第１の
対向電極及び第２の対向電極上に位置合わせをし、前記
マイクロバンプを接触させて溶着し、前記サブマウント
素子上に前記発光素子を固定するとともに、対向する電
極間を前記マイクロバンプを介して電気的に接続する工
程と、 前記ウエハー状態のサブマウント素子上に搭載された前
記発光素子の主光取り出し面が前記サブマウント素子の
裏面電極形成面とほぼ平行になるように研磨する工程
と、 前記ウエハー状態のサブマウント素子を受け皿として、
前記第１の樹脂を前記発光素子を覆うように塗布し硬化
する工程と、 前記ウエハー状態のサブマウント素子上に形成された前
記第１の樹脂の前記主光取り出し面上の外郭面（天面）
が前記サブマウント素子の裏面電極形成面とほぼ平行に
なるように研磨する工程と、 前記第１の樹脂で被覆された前記発光素子と前記サブマ
ウント素子の複合発光素子が形成された前記ウエハーを
チップ単位に分割する工程と、 チップ化された前記複合発光素子をリードフレーム又は
プリント配線基板等のマウント部に前記サブマウント素
子の裏面電極を下にして搭載し、導電性ペーストを介し
電気的接続を取りながら固定する工程と、 前記サブマウント素子のボンディングパッド領域と前記
リードフレーム又はプリント配線基板等のリード部間を
ワイヤーで接続する工程とを備えた発光装置の製造方
法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の発光装置の製造方
法において、 前記２つの研磨工程のうちいずれか一方のみを備えた発
光装置の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項９，１１又は１２に記載の発光
装置の製造方法において、 前記マイクロバンプは、鍍金工程により形成されること
を特徴とする発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000106037A JP3399440B2 (ja) | 1999-04-26 | 2000-04-07 | 複合発光素子と発光装置及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP11764399 | 1999-04-26 | ||
| JP11-117643 | 1999-04-26 | ||
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Publications (2)
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ID=26455730
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