JPH11163397A - Led素子及びその製造方法 - Google Patents

Led素子及びその製造方法

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JPH11163397A
JPH11163397A JP32354897A JP32354897A JPH11163397A JP H11163397 A JPH11163397 A JP H11163397A JP 32354897 A JP32354897 A JP 32354897A JP 32354897 A JP32354897 A JP 32354897A JP H11163397 A JPH11163397 A JP H11163397A
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JP
Japan
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led
composite chip
chip
color
composite
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JP32354897A
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English (en)
Inventor
Jiro Hashizume
二郎 橋爪
Sakuo Kamata
策雄 鎌田
Shoichi Koyama
昇一 小山
Nobuyuki Asahi
信行 朝日
Toshiyuki Suzuki
俊之 鈴木
Yasushi Akiba
泰史 秋庭
Koji Tanaka
孝司 田中
Eiji Shiohama
英二 塩浜
Masaru Sugimoto
勝 杉本
Shohei Yamamoto
正平 山本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】実装の手間を少なくしたLED素子及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】複合チップ1は、複数色のLEDチップ2
a,2b,2cが、半田や銀ペーストなどの接合層4を
介して接合された構造を有しており、赤色、緑色、青色
のLEDウェハ3a,3b,3cを赤、緑、青、赤…の
順番に積層し、各LEDウェハ間を半田や銀ペーストに
より接合した後、LEDウェハを積層方向に切断して形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LED素子及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のLED素子の概略構成図を図3に
示す。LED素子10は、一方のリードフレーム12に
LEDチップ11を実装し、LEDチップ11の電極部
(図示せず)と他方のリードフレーム12とをボンディ
ングワイヤ13により電気的に接続し、封止樹脂14で
封止して形成される。このLED素子10は単色光の発
光素子であり、図4に示すように例えばLED素子1
0,10を基板15に実装し、各LED素子10に電流
を流すことによって、LED素子10が固有の発光色で
発光し、表示用等の用途に使用されていた。
【0003】近年LED素子の発光輝度の向上に伴っ
て、LED素子を表示用としてだけではなく、照明用途
に使用することが研究されており、例えば高輝度のLE
D素子を複数並設して構成した面状の照明装置が提案さ
れている。一般にLED素子は蛍光灯や白熱電球などに
比べて長寿命であるので、LED素子の交換やメンテナ
ンスが長期間不要になり、高所の照明や信号機など交換
やメンテナンスが困難な用途に適している。また、高輝
度のLED素子では、エネルギー効率が白熱電球の効率
を上回るものも開発されており、消費電力の面でも利点
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、LED素子
の光量は、蛍光灯や白熱電球の光量に近づいているもの
の、LED素子の発光色は赤色、緑色などの単色光であ
り、赤色や緑色のLED素子を単色のまま照明用途に用
いるのは違和感があった。そこで、所望の発光色(例え
ば白色)を得るために、赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)のLEDチップを所定の割合で混色することが考
えられるが、寸法の小さいLEDチップ(一辺が略0.
2〜0.3mmの直方体)を多数実装する必要があるの
で、実装の手間がかかり、組立作業が煩雑になって製造
コストが高くなるという問題もあった。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、組立作業を簡略化し
たLED素子及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、複数色のLEDチップが順方
向に積層された複合チップからなっており、複数色のL
EDチップを基板に実装して照明装置を組み立てる際
に、複合チップを基板上に実装するだけで照明装置を組
み立てることができるので、複数色のLEDチップを個
別に実装する場合に比べて、実装の手間を少なくするこ
とができる。しかも、複合チップでは複数色のLEDチ
ップが予め積層されているので、複合チップの両端間の
みに電圧を印加すれば良く、個々のLEDチップを基板
に実装し、各LEDチップと基板とを電気的に接続する
場合に比べて、LEDチップと基板との間の接続点数が
少なくなり、LED素子の信頼性が向上する。
【0007】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、各色のLEDチップの割合は、所望の発光色が得
られるような割合に設定されており、各色のLEDチッ
プの発光を混色することによって、所望の発光色を得る
ことができる。請求項3の発明では、複数色のLEDウ
ェハを順方向に積層し、各LEDウェハ間を接着した後
に、LEDウェハを積層方向に切断して複合チップを形
成しているので、容易に複合チップを製造することがで
きる。
【0008】請求項4の発明では、請求項3の発明にお
いて、LEDウェハを積層方向に切断した後に、複合チ
ップの表面形状を所望の配光が得られるような表面形状
に形成しているので、複合チップの配光を所望の配光と
することができ、LEDチップの配光の利用効率を向上
させることができる。請求項5の発明では、請求項3の
発明において、LEDウェハを積層方向に切断した後
に、複合チップの表面形状を複合チップの実装が安定す
るような表面形状に形成しているので、複合チップのす
わりがよくなり、複合チップを容易に実装することがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】本実施形態のLED素子は、図1
(b)に示すように、赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)の複数のLEDチップ2a,2b,2cがRGB
RGB…の順に導電性を有する接合層4を介して互いに
接着されている。各LEDチップ2a〜2cのn層は接
合層4を介して隣接するLEDチップのp層と対向し、
各LEDチップ2a〜2cのp層は接合層4を介して隣
接するLEDチップのn層と対向しており、各LEDチ
ップ2a〜2cは接合層4を介して順方向接続されてい
る。尚、接合層4としては、例えば半田や銀ペースト
(導電フィラー入りのエポキシ系接着剤)などを用いて
いる。
【0010】而して、複合チップ1の両端間に電圧を印
加し、各LEDチップ2a〜2cに順方向電流を流すこ
とにより、各LEDチップ2a〜2cを固有の発光色で
点灯させ、各LEDチップ2a〜2cの発光を混色する
ことによって所望の発光色を得ることができる。ところ
で、赤色、緑色、青色の各LEDチップ2a,2b,2
cから複合チップ1を構成しているが、LEDチップの
色を赤色、緑色、青色に限定する趣旨のものではなく、
所望の発光が得られるように複数色のLEDチップを用
いれば良い。
【0011】このLED素子の製造方法を以下に説明す
る。まず、図1(a)に示すように、赤色、緑色、青色
の複数のLEDウェハ3a,3b,3cをRGBRGB
…の順に積み重ね、各LEDウェハ3a,3b,3cの
間を半田や導電性接着剤により接着する。ここで、各L
EDウェハ3a,3b,3c間を接着する際に、ウェハ
間の接着強度や電気導電性が良好となるように接合層4
の厚みは設計されており、ボイドが低減するような条
件、工程でウェハ間が接着されている。
【0012】複数色のLEDウェハ3a,3b,3cを
積層して接着した後、LEDウェハ3a,3b,3cを
切断面〔図1(a)中のA,B〕にそって切断し、図1
(b)(c)に示すように、複数色のLEDチップ2
a,2b,2cが積層された複合チップ1を形成する。
この複合チップ1は図2(b)に示すように基板5上に
実装される。
【0013】この複合チップ1では発光色を白色とする
ために、赤色、緑色、青色の各LEDチップ2a,2
b,2cの割合を1:1:1としているが、複合チップ
1の発光色を電球色にするためには、各LEDチップの
発光輝度によっても異なるが、赤色、橙色、黄色、緑
色、青色の5色のLEDチップを積層し、各色のLED
チップの割合を例えば赤:橙:黄:緑:青=4:4:
5:4:3の割合とすれば良い。すなわち、複合チップ
1を構成する各色のLEDチップの割合を、所望の発光
色が得られるような割合に設定すれば良く、このLED
素子を使用するユーザ側で各色のLEDチップの割合を
設計する手間が省ける。
【0014】また、図2(a)(b)に示すように、複
合チップ1の断面形状は略正方形に形成されているが、
複合チップ1の発光方向を考慮すると、複合チップ1か
ら基板5の平面と平行な方向に放射される光は照明にあ
まり寄与しないため、光の利用効率が悪くなっている。
尚、図2(b)〜(d)中の矢印は複合チップ1からの
発光の方向を示している。そこで、本実施形態では複合
チップ1の表面を研磨して、複合チップ1の断面形状を
半円〔図2(c)参照〕や等脚台形〔図2(d)参照〕
などの形状に形成することによって、基板1の前面側に
向かう光を多くすることができ、且つ、角部の欠けが起
こりにくいので、複合チップ1の強度を高めることがで
きる。さらに、複合チップ1の断面形状を半円や等脚台
形などの形状に形成することにより、複合チップ1の底
面1aが基板5への実装面となり、複合チップ1のすわ
りを良くすることができる。
【0015】
【発明の効果】上述のように、請求項1の発明は、複数
色のLEDチップが順方向に積層された複合チップから
なっており、複数色のLEDチップを基板に実装して照
明装置を組み立てる際に、複合チップを基板上に実装す
るだけで照明装置を組み立てることができるので、複数
色のLEDチップを個別に実装する場合に比べて、実装
の手間を少なくすることができ、LED素子の組立作業
を簡略化できるという効果がある。しかも、複合チップ
では複数色のLEDチップが予め積層されているので、
複合チップの両端間のみに電圧を印加すれば良く、個々
のLEDチップを基板に実装し、各LEDチップと基板
とを電気的に接続する場合に比べて、LEDチップと基
板との間の接続点数が少なくなり、LED素子の信頼性
が向上するという効果もある。
【0016】請求項2の発明は、各色のLEDチップの
割合は、所望の発光色が得られるような割合に設定され
ており、各色のLEDチップの発光を混色することによ
って、所望の発光色を得ることができるという効果があ
る。請求項3の発明は、複数色のLEDウェハを順方向
に積層し、各LEDウェハ間を接着した後に、LEDウ
ェハを積層方向に切断して複合チップを形成しているの
で、容易に複合チップを製造できるという効果がある。
【0017】請求項4の発明は、LEDウェハを積層方
向に切断した後に、複合チップの表面形状を所望の配光
が得られるような表面形状に形成しているので、複合チ
ップの配光を所望の配光とすることができ、LEDチッ
プの配光の利用効率が向上するという効果がある。請求
項5の発明は、LEDウェハを積層方向に切断した後
に、複合チップの表面形状を複合チップの実装が安定す
るような表面形状に形成しているので、複合チップのす
わりがよくなり、複合チップを容易に実装できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は本実施形態のLED素子の製
造工程を説明する図である。
【図2】(a)は同上のLED素子の斜視図であり、
(b)〜(d)は断面図である。
【図3】従来のLED素子を示す断面図である。
【図4】同上のLED素子の使用状態を示す図である。
【符号の説明】
1 複合チップ 2a〜2c LEDチップ 3a〜3c LEDウェハ 4 接合層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝日 信行 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鈴木 俊之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 秋庭 泰史 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 田中 孝司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 塩浜 英二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 杉本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 山本 正平 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数色のLEDチップを順方向に積み重ね
    て一体に形成された複合チップからなることを特徴とす
    るLED素子。
  2. 【請求項2】各色のLEDチップの割合は、所望の発光
    色が得られるような割合に設定されたことを特徴とする
    請求項1記載のLED素子。
  3. 【請求項3】複数色のLEDウェハを順方向に積層し、
    各LEDウェハ間を接着した後に、LEDウェハを積層
    方向に切断して複合チップを形成したことを特徴とする
    LED素子の製造方法。
  4. 【請求項4】LEDウェハを積層方向に切断した後に、
    複合チップの表面形状を所望の配光が得られるような表
    面形状に形成したことを特徴とする請求項3記載のLE
    D素子の製造方法。
  5. 【請求項5】LEDウェハを積層方向に切断した後に、
    複合チップの表面形状を複合チップの実装状態が安定す
    るような表面形状に形成したことを特徴とする請求項3
    記載のLED素子の製造方法。
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Effective date: 20020402