JPH0964421A - 窒化物半導体発光ダイオード - Google Patents
窒化物半導体発光ダイオードInfo
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- JPH0964421A JPH0964421A JP21759495A JP21759495A JPH0964421A JP H0964421 A JPH0964421 A JP H0964421A JP 21759495 A JP21759495 A JP 21759495A JP 21759495 A JP21759495 A JP 21759495A JP H0964421 A JPH0964421 A JP H0964421A
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- light emitting
- nitride semiconductor
- main surface
- emitting chip
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
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- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒化物半導体よりなるＬＥＤ実現するにあた
り、外部量子効率の低下を少なくして、発光チップの放
熱性のよいＬＥＤを実現する。 【構成】 発光チップの透明基板の第一の主面側に発光
層を含む窒化物半導体が形成され、第二の主面側に発光
層の光を反射する反射膜が形成されており、反射膜を有
する第二の主面と支持体とが金属を含む熱伝導率の良い
導電性材料で接続されていることにより、反射膜で発光
層の光を反射して、導電性材料で放熱効果を高める。
り、外部量子効率の低下を少なくして、発光チップの放
熱性のよいＬＥＤを実現する。 【構成】 発光チップの透明基板の第一の主面側に発光
層を含む窒化物半導体が形成され、第二の主面側に発光
層の光を反射する反射膜が形成されており、反射膜を有
する第二の主面と支持体とが金属を含む熱伝導率の良い
導電性材料で接続されていることにより、反射膜で発光
層の光を反射して、導電性材料で放熱効果を高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体｛ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）｝よりなる
発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に窒化物半導体発
光チップがリードフレーム、セラミック基板等の支持体
に接続されたＬＥＤの構造に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）｝よりなる
発光ダイオード（ＬＥＤ）に係り、特に窒化物半導体発
光チップがリードフレーム、セラミック基板等の支持体
に接続されたＬＥＤの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、窒化物半導体を用いた高輝度な青
色ＬＥＤ、青緑色ＬＥＤがディスプレイ、信号灯等に実
用化されている。これらＬＥＤは基板上に形成された発
光層を含む窒化物半導体よりなる発光チップが、例えば
リードフレーム、セラミック基板等の支持体に固定され
てなっている。
色ＬＥＤ、青緑色ＬＥＤがディスプレイ、信号灯等に実
用化されている。これらＬＥＤは基板上に形成された発
光層を含む窒化物半導体よりなる発光チップが、例えば
リードフレーム、セラミック基板等の支持体に固定され
てなっている。
【０００３】窒化物半導体よりなる発光チップを支持体
に固定したＬＥＤとして、我々は先に特開平７−８６６
４０号公報において、絶縁性基板とリードフレームとを
透明な接着剤で固定したＬＥＤを示した。この技術はサ
ファイア基板を含む窒化物半導体発光チップが同一面側
から正、負一対の電極が取り出されたいわゆるフリップ
チップ形式をとるという特有の性質と、サファイアが透
明かつ絶縁性であるという性質とを利用したものであ
り、具体的にはサファイア基板とリードフレームとを例
えばエポキシ樹脂のような透明な絶縁性の接着剤で接着
することにより、基板を透過する光をリードフレーム面
で反射させて外部量子効率を向上させると共に、接着剤
が半導体側に万一回り込んでも絶縁性であることによる
ｐ−ｎ半導体間の短絡を防止したものである。この技術
により高輝度で、生産性の良い窒化物半導体ＬＥＤが実
現されるようになった。
に固定したＬＥＤとして、我々は先に特開平７−８６６
４０号公報において、絶縁性基板とリードフレームとを
透明な接着剤で固定したＬＥＤを示した。この技術はサ
ファイア基板を含む窒化物半導体発光チップが同一面側
から正、負一対の電極が取り出されたいわゆるフリップ
チップ形式をとるという特有の性質と、サファイアが透
明かつ絶縁性であるという性質とを利用したものであ
り、具体的にはサファイア基板とリードフレームとを例
えばエポキシ樹脂のような透明な絶縁性の接着剤で接着
することにより、基板を透過する光をリードフレーム面
で反射させて外部量子効率を向上させると共に、接着剤
が半導体側に万一回り込んでも絶縁性であることによる
ｐ−ｎ半導体間の短絡を防止したものである。この技術
により高輝度で、生産性の良い窒化物半導体ＬＥＤが実
現されるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記技
術においても未だ十分満足できるものではなく、さらな
る改良が求められている。例えば発光チップと支持体と
を接続しているエポキシ樹脂等の高分子系接着剤は熱伝
導率が低く、発光チップの放熱が不十分となりやすい。
放熱が支持体を介して十分行われないと、発光チップの
劣化を招きやすい傾向にある。
術においても未だ十分満足できるものではなく、さらな
る改良が求められている。例えば発光チップと支持体と
を接続しているエポキシ樹脂等の高分子系接着剤は熱伝
導率が低く、発光チップの放熱が不十分となりやすい。
放熱が支持体を介して十分行われないと、発光チップの
劣化を招きやすい傾向にある。
【０００５】さらに前記公報には接着剤の熱伝導率を上
げるために、接着剤に熱伝導率の良い絶縁性のフィラー
（充填材）を混入させる技術も示しているが、未だ十分
満足できるものではなかった。例えばフィラーの種類に
よっては発光チップの光をフィラーが吸収して外部量子
効率を低下させる恐れがある。従って、本発明はこのよ
うな事情を鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、窒化物半導体よりなるＬＥＤ実現するにあ
たり、外部量子効率の低下を少なくして、発光チップの
放熱性のよいＬＥＤを提供することにある。
げるために、接着剤に熱伝導率の良い絶縁性のフィラー
（充填材）を混入させる技術も示しているが、未だ十分
満足できるものではなかった。例えばフィラーの種類に
よっては発光チップの光をフィラーが吸収して外部量子
効率を低下させる恐れがある。従って、本発明はこのよ
うな事情を鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは、窒化物半導体よりなるＬＥＤ実現するにあ
たり、外部量子効率の低下を少なくして、発光チップの
放熱性のよいＬＥＤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は発光チップの
基板と支持体とを接続する際に、金属を含む熱伝導率の
良い材料で接続して、金属を含む接着剤の欠点を発光チ
ップ側でカバーすることにより上記問題が解決できるこ
とを見いだし、本発明をなすに至った。即ち、本発明の
窒化物半導体ＬＥＤは、第一の主面と第二の主面とを有
する透明基板の第一の主面側に発光層を含む窒化物半導
体が形成され、第二の主面側に発光層の光を反射する反
射膜が形成されており、さらに前記反射膜を有する第二
の主面と支持体とが金属を含む導電性材料で接続されて
いることを特徴とする。つまり、透明基板の裏面側に反
射膜が形成された窒化物半導体発光チップが金属を含む
熱伝導率の良い導電性材料で支持体に接続されているこ
とを特徴としている。
基板と支持体とを接続する際に、金属を含む熱伝導率の
良い材料で接続して、金属を含む接着剤の欠点を発光チ
ップ側でカバーすることにより上記問題が解決できるこ
とを見いだし、本発明をなすに至った。即ち、本発明の
窒化物半導体ＬＥＤは、第一の主面と第二の主面とを有
する透明基板の第一の主面側に発光層を含む窒化物半導
体が形成され、第二の主面側に発光層の光を反射する反
射膜が形成されており、さらに前記反射膜を有する第二
の主面と支持体とが金属を含む導電性材料で接続されて
いることを特徴とする。つまり、透明基板の裏面側に反
射膜が形成された窒化物半導体発光チップが金属を含む
熱伝導率の良い導電性材料で支持体に接続されているこ
とを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明のＬＥＤは発光チップが透明基板を有し
ており、この透明基板の第一の主面に形成された窒化物
半導体層の発光が透明基板を透過する。基板を透過した
光は第二の主面側に形成された反射層で反射されて、再
び第一の主面側、あるいは基板の側面側に返されるの
で、発光が他の材料で吸収されることがほとんどなくな
る。さらに基板の第二の主面と支持体とは熱伝導率のよ
い導電性材料で接続されているため、チップの発熱が導
電性材料を介して効率よく支持体に伝わる。
ており、この透明基板の第一の主面に形成された窒化物
半導体層の発光が透明基板を透過する。基板を透過した
光は第二の主面側に形成された反射層で反射されて、再
び第一の主面側、あるいは基板の側面側に返されるの
で、発光が他の材料で吸収されることがほとんどなくな
る。さらに基板の第二の主面と支持体とは熱伝導率のよ
い導電性材料で接続されているため、チップの発熱が導
電性材料を介して効率よく支持体に伝わる。
【０００８】
【実施例】図１に本発明の一実施例に係るＬＥＤの構造
を示す。ＬＥＤの発光チップ３は透明基板１であるサフ
ァイア基板の第一の主面に、発光層を有する窒化物半導
体２が積層されてなり、一方、基板１の第二の主面側に
は反射層４であるＡｌよりなる金属薄膜が蒸着によって
形成されている。この発光チップ３の第二の主面はカッ
プ形状を有する支持体５（この場合はリードフレームを
示している。）のカップの底部に、導電性材料６である
銀ペーストを介して接着されている。なお、７は窒化物
半導体層の正極、及び負極に形成されたオーミック電極
であり、このオーミック電極７からワイヤーボンドされ
て電極がリードフレームと接続されている。また発光チ
ップ全体はエポキシ樹脂によりモールドされているが、
樹脂は特に図示しない。
を示す。ＬＥＤの発光チップ３は透明基板１であるサフ
ァイア基板の第一の主面に、発光層を有する窒化物半導
体２が積層されてなり、一方、基板１の第二の主面側に
は反射層４であるＡｌよりなる金属薄膜が蒸着によって
形成されている。この発光チップ３の第二の主面はカッ
プ形状を有する支持体５（この場合はリードフレームを
示している。）のカップの底部に、導電性材料６である
銀ペーストを介して接着されている。なお、７は窒化物
半導体層の正極、及び負極に形成されたオーミック電極
であり、このオーミック電極７からワイヤーボンドされ
て電極がリードフレームと接続されている。また発光チ
ップ全体はエポキシ樹脂によりモールドされているが、
樹脂は特に図示しない。
【０００９】透明基板１は窒化物半導体が成長できる基
板であればどのような基板でも良く、例えばサファイア
（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような酸化
物系の透明な絶縁体基板の他、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒
化ガリウム（ＧａＮ）のような透明な半導体基板も使用
可能である。これらの基板は第一の主面側に形成された
窒化物半導体の発光を第二の主面側に透過する。但し本
明細書において、透明とは必ずしも無色透明を意味する
ものではなく、窒化物半導体の発光を基板が透過すると
いう意味であり、例えばＣｒ、Ｎｉ等で着色されていて
も良いことはいうまでもない。
板であればどのような基板でも良く、例えばサファイア
（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような酸化
物系の透明な絶縁体基板の他、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒
化ガリウム（ＧａＮ）のような透明な半導体基板も使用
可能である。これらの基板は第一の主面側に形成された
窒化物半導体の発光を第二の主面側に透過する。但し本
明細書において、透明とは必ずしも無色透明を意味する
ものではなく、窒化物半導体の発光を基板が透過すると
いう意味であり、例えばＣｒ、Ｎｉ等で着色されていて
も良いことはいうまでもない。
【００１０】透明基板１の第一の主面側に形成される窒
化物半導体２は、例えばｎ型ＧａＮコンタクト層＋ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層＋ＩｎＧａＮ活性層＋ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層＋ｐ型ＧａＮ層等を積層したダブルへテ
ロ構造で形成される。またこの他ｐ−ｎ接合を有するシ
ングルへテロ構造、ホモ構造、ｉ層を発光層とするＭＩ
Ｓ構造等に窒化物半導体が積層されて発光層が形成され
る。
化物半導体２は、例えばｎ型ＧａＮコンタクト層＋ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層＋ＩｎＧａＮ活性層＋ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層＋ｐ型ＧａＮ層等を積層したダブルへテ
ロ構造で形成される。またこの他ｐ−ｎ接合を有するシ
ングルへテロ構造、ホモ構造、ｉ層を発光層とするＭＩ
Ｓ構造等に窒化物半導体が積層されて発光層が形成され
る。
【００１１】次に透明基板１の第二の主面側に形成され
る反射層４は、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ等発光層の発光
波長を反射できる反射率を有する金属薄膜、あるいはＴ
ｉＯ 2、ＳｉＯ2、ＢａＦ2等の誘電体材料よりなる薄膜
を積層した誘電体多層膜で形成される。これらの金属薄
膜、誘電体多層膜は蒸着、スパッタリング等の気相製膜
技術により反射層４として第二の主面側に形成され、第
二の主面と反射層との界面で発光層の光を窒化物半導体
層側に反射する。
る反射層４は、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ等発光層の発光
波長を反射できる反射率を有する金属薄膜、あるいはＴ
ｉＯ 2、ＳｉＯ2、ＢａＦ2等の誘電体材料よりなる薄膜
を積層した誘電体多層膜で形成される。これらの金属薄
膜、誘電体多層膜は蒸着、スパッタリング等の気相製膜
技術により反射層４として第二の主面側に形成され、第
二の主面と反射層との界面で発光層の光を窒化物半導体
層側に反射する。
【００１２】次に第二の主面と支持体５とを接続する金
属を含む導電性材料６には、例えば銀ペースト、Ｉｎペ
ースト、Ｉｎ半田、錫半田等の熱伝導率に優れた材料が
使用できる。導電性材料はその熱伝導率が３００Ｋにお
いて１０ｋ／Ｗｍ-1Ｋ-1以上の値を有する材料を選択す
ることが望ましい。導電性材料は高分子材料に比べて１
００倍以上の熱伝導率を有しており、この熱伝導率に優
れた材料を選択することにより発光チップの発熱を効率
よく迅速に支持体５に逃がすことができる。
属を含む導電性材料６には、例えば銀ペースト、Ｉｎペ
ースト、Ｉｎ半田、錫半田等の熱伝導率に優れた材料が
使用できる。導電性材料はその熱伝導率が３００Ｋにお
いて１０ｋ／Ｗｍ-1Ｋ-1以上の値を有する材料を選択す
ることが望ましい。導電性材料は高分子材料に比べて１
００倍以上の熱伝導率を有しており、この熱伝導率に優
れた材料を選択することにより発光チップの発熱を効率
よく迅速に支持体５に逃がすことができる。
【００１３】支持体５には多くの種類があり、例えばリ
ードフレーム、ステム等の金属製支持体、グリーンシー
ト、アルミナ基板等のセラミック製支持体等を挙げるこ
とができる。発光チップはこれらの支持体上に第二の主
面側が前記導電性材料６を介して載置される。つまり一
般にフェースアップと呼ばれる形式で載置される。
ードフレーム、ステム等の金属製支持体、グリーンシー
ト、アルミナ基板等のセラミック製支持体等を挙げるこ
とができる。発光チップはこれらの支持体上に第二の主
面側が前記導電性材料６を介して載置される。つまり一
般にフェースアップと呼ばれる形式で載置される。
【００１４】図２は図１のＬＥＤの発光チップ３の周辺
の構造を拡大して示す模式的な断面図であり、発光層の
一光路を矢印でもって示している。図２に示すように本
発明のＬＥＤにおいて、透明な窒化物半導体層２の発光
は、同じく透明なサファイア基板１を透過して反射層４
の表面で反射されて窒化物半導体層側に返されるため
に、光度の低下が非常に少なくなる。さらに導電性材料
６は銀ペースト、錫半田等の熱伝導率に優れた材料を使
用しているので発光チップ３の発熱が効率よくリードフ
レーム５に伝わる。従って、光度の低下が少なく、しか
も発光チップの劣化が少ない長寿命なＬＥＤを実現する
ことが可能となる。
の構造を拡大して示す模式的な断面図であり、発光層の
一光路を矢印でもって示している。図２に示すように本
発明のＬＥＤにおいて、透明な窒化物半導体層２の発光
は、同じく透明なサファイア基板１を透過して反射層４
の表面で反射されて窒化物半導体層側に返されるため
に、光度の低下が非常に少なくなる。さらに導電性材料
６は銀ペースト、錫半田等の熱伝導率に優れた材料を使
用しているので発光チップ３の発熱が効率よくリードフ
レーム５に伝わる。従って、光度の低下が少なく、しか
も発光チップの劣化が少ない長寿命なＬＥＤを実現する
ことが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】このように本発明のＬＥＤは透明基板
と、透明基板の第二の主面に形成した反射層と、導電性
材料とを組み合わせることにより、光度低下が少なく長
寿命なＬＥＤを実現することができる。さらに都合の良
いことに、金属を含む導電性材料は材質は耐熱性が良
く、また材料自体が堅いので、窒化物半導体にワイヤボ
ンドする際に発光チップが動きにくい。従って所定の位
置に正確にワイヤボンドできるという副次的効果も得ら
れる。さらにまた、高分子材料であると発光による紫外
線、熱等により変色してＬＥＤの光度が低下する恐れが
あるが、導電性材料であると最初から不透明であり、発
光は基板の第二の主面に形成された反射層で反射してい
るので光度が低下することはない。
と、透明基板の第二の主面に形成した反射層と、導電性
材料とを組み合わせることにより、光度低下が少なく長
寿命なＬＥＤを実現することができる。さらに都合の良
いことに、金属を含む導電性材料は材質は耐熱性が良
く、また材料自体が堅いので、窒化物半導体にワイヤボ
ンドする際に発光チップが動きにくい。従って所定の位
置に正確にワイヤボンドできるという副次的効果も得ら
れる。さらにまた、高分子材料であると発光による紫外
線、熱等により変色してＬＥＤの光度が低下する恐れが
あるが、導電性材料であると最初から不透明であり、発
光は基板の第二の主面に形成された反射層で反射してい
るので光度が低下することはない。
【図１】 本発明の一実施例に係るＬＥＤの構造を示す
模式断面図。
模式断面図。
【図２】 図１の発光チップ周辺を拡大して示す模式断
面図。
面図。
１・・・透明基板 ２・・・窒化物半導体 ３・・・発光チップ ４・・・反射層 ５・・・支持体 ６・・・導電性材料 ７・・・電極
Claims (1)
- 【請求項１】 第一の主面と第二の主面とを有する透明
基板の第一の主面側に発光層を含む窒化物半導体が形成
され、かつ第二の主面側に発光層の光を反射する反射膜
が形成されており、前記反射膜を有する第二の主面と支
持体とが金属を含む導電性材料で接続されていることを
特徴とする窒化物半導体発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21759495A JPH0964421A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21759495A JPH0964421A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964421A true JPH0964421A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16706749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21759495A Pending JPH0964421A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 窒化物半導体発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0964421A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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