专利名称：使用led芯片的发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用在透明基板的晶体上形成p型半导体层、n型半导体层并且面朝下安装在安装基板上的LED芯片的发光装置。
由于作为基板使用的蓝宝石不导电，因此蚀刻除去p型半导体层和发光层的一部分，而露出n型半导体层，在其上形成对应于n型半导体层的n侧电极。因此，氮化镓系LED芯片的构造一般在半导体层形成面侧存在n、p两种电极。作为电极，通常是以具有适于引线焊接面积的圆形或方形形状将电极一个一个分别形成在p、n各侧。通常，以边长为300μm、厚70μm的芯片尺寸形成氮化镓系LED芯片，芯片本身的面积和现有LED芯片同样是小型的。
在光源装置中安装上述结构的氮化镓系LED芯片的情况下，LED芯片的半导体层形成面朝向和光源装置的安装基板相反的方向，在以面朝上进行芯片焊接后，通过引线接合，将p、n各个的电极连接到光源装置的安装基板上。在本实施例中，LED芯片的发热部是由氮化镓层构成的半导体层，热通过蓝宝石构成的基板向外部放出。
另一方面，在LED芯片制造工序中，由于强度的关系，用比较厚的透明基板形成氮化镓层(半导体层)，但为了散热好，在一个个地切开LED芯片前的阶段，进行透明基板的背面抛光(里面研磨)，磨削至70μm的厚度。
这样，在现有的LED芯片电极结构中，p侧、n侧的电极仅是1组，因此，在LED芯片面内电流充分流动并发光的仅是位于p侧、n侧电极之间的范围。在这些电极之间以外的部分，电流量少，结果，发光亮度也小。
在现有的300μm见方的小型LED芯片的情况下，发光部面积和电极面积比小，因此，该LED芯片面内发光亮度不均匀(电流不均匀)就不是什么大问题了。
但是，作为光源装置大输出化的一个方法，在研究增大LED芯片面积、以相当于芯片面积的大电流(电流密度和以前相同)驱动发光时，发光部面积和电极面积比变大，因此，LED芯片面内的电流不均匀就变大，以致于使面内发光亮度不均匀变得明显。
另外，在产生面内电流不均匀的状态下流过大电流时，在电流量大的部分中迅速开始劣化。这样，在芯片面内，最发光最亮的部分劣化较快，因此，促使了整个LED芯片的劣化。相反，为了抑制劣化，可抑制总电流量，以使电流量大的部分的电流密度不超过额定值。但是，LED芯片其它部分的电流量就低于额定值，使发光量下降。结果，LED芯片整体输出下降。
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种发光装置，实现发光面亮度均一化，同时提高从LED芯片的光取出的效率(外部量子效率)。
这样，由于形成配置能够使整个发光面大致均匀地发光的电极，所以可以使发光面均匀发光而几乎没有不均匀性。因为第一电极离第一电极上的供电部越远宽度越窄，因此，可扩大LED芯片中发光部面积，从而提高发光效率，由于至少一方电极兼作反射部，因此可实现光取出效率优越的发光装置。
在上述本发明中，在各个第一半导体层和第二半导体层上设置多个第一电极和第二电极。由此，发光面内电极对置的部分变多，因此，可实现发光层内的电流密度均一化、发光面内亮度均一性优越的发光装置。
在上述本发明中，第一电极和第二电极彼此多个并列配置在半导体层形成面中。由此，可实现发光层内的电流密度进一步均一化、发光面内亮度均一性优越的发光装置。
在上述本发明中，第一电极和第二电极具有梳子型结构。由此，可实现发光层内的电流密度进一步均一化、发光面内亮度均一性优越的发光装置。
在上述本发明中，在芯片面上配置区别于电极的光反射部件。由此，可进一步实现光取出效率优越的发光装置。
在上述本发明中，与芯片面对置的安装基板表面或填充在LED芯片和安装基板之间的部件兼作光反射部件。由此，可实现光取出效率优越的发光装置。
在上述本发明中，安装基板是由在至少一面上具有绝缘层的导体板和通过该绝缘层层叠在导体板上的导电层构成的布线基板，LED芯片的至少一方电极通过面朝下安装在上述导电层上被电连接，并且，在上述LED芯片和上述导体板的对置面中夹装热传导率比上述绝缘层高的热传导部件。这样，LED芯片产生的热通过热传导部件传导到导体板中，由此改善LED芯片的散热性，与现有结构相比，可抑制发光时的LED芯片的温度上升。结果，可在不降低LED芯片寿命的情况下增加光输出。在以与现有结构相同程度的光输出使用的情况下，寿命提高。
在上述本发明中，LED芯片的各电极分别和单独设在每个电极上的导电层连接。由此，热传导部件以与LED芯片的电极电气上独立的形式散热。因此，即使电极相对于LED的大小比较小的情况下，也可将热从LED芯片传导到导体板。
在上述本发明中，热传导部件一体形成在导体板上。由此，可提高热传导部件和导体板的热耦合的耦合度。另一方面，在用补片把LED芯片的电极与其它部件接合的情况下，在LED和其它部件之间产生约数十μm的间隙。如果其它部件是对导体板经绝缘层形成的导电层，由于LED芯片和导体板的间隔为该尺寸上加上导电层和绝缘层的厚度，结果，其尺寸就变成100μm以上。在这种情况下，LED芯片和导体板的距离变大，热传导变差。因此，通过在导体板上一体设置热传导部件来减小LED芯片和导体板的距离。
在上述本发明中，热传导部件为金属。由此，导体板和LED间的热传导良好。
本发明的上述布线基板中，导电层的一部分作为通向外部电路的连接部而引回到不同于LED芯片安装面的面上。由此，通过软钎焊或铆接就可容易地连接到另外设置的电路基板上。
在上述本发明中，LED芯片在透明基板的表面上设置凹凸。由此，可提供发光效率优越、颜色不均匀也得到改善的LED芯片。
在上述本发明中，LED芯片的透明基板的侧面被斜切，其侧面变成镜面。由此，可提供颜色不均匀得到改善、发光效率优越的LED芯片。
图2是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图3是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图4是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图5是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图6是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图7是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图8是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图9是上述LED芯片的电极结构的配置例的示图。
图10是根据本发明第一实施例的主要部分截面图。
图11是根据本发明第一实施例的另一例的主要部分截面图。
图12是根据本发明第二实施例的发光装置的主要部分的截面图。
图13是上述装置中LED芯片的另一个例子的截面图。
图14是上述装置中LED芯片的另一个例子的截面图。
图15(a)、(b)是上述装置中LED芯片的另一例子的截面图。
图16是上述装置中LED芯片的其他例子的截面图。
图17是上述装置的主要部分的截面图。
图18是根据本发明第三实施例的发光装置的主要部分的截面图。
图19是根据本发明第四实施例的发光装置的主要部分的截面图。
图20是根据本发明第四实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图21是根据本发明第四实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图22是根据本发明第五实施例的发光装置的主要部分截面图。
图23是根据本发明第五实施例的发光装置的截面图。
图24是根据本发明第五实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图25是根据本发明第五实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图26是根据本发明第五实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图27是根据本发明第五实施例的发光装置的再一例的主要部分截面图。
图28是根据本发明第六实施例的发光装置的芯片部的截面图。
图29(a)、(b)是根据本发明第六实施例的发光装置的芯片部的装配顺序的工序图。
图30是根据本发明第六实施例的发光装置的另一例的截面图。
图31是根据本发明第六实施例的发光装置的另一例的截面图。
图32是根据本发明第六实施例的发光装置的另一例的截面图。
图33是根据本发明第六实施例的发光装置的另一例的主要部分截面图。
图34是根据本发明第六实施例的发光装置的再一例的主要部分截面图。
图35是根据本发明第七实施例的发光装置的芯片部的截面图。
图36(a)、(b)是根据本发明第七实施例的发光装置的芯片部的装配顺序的工序图。
图37是根据本发明第八实施例的发光装置的LED芯片部的截面图。
图38是根据本发明第九实施例的发光装置的LED芯片部的截面图。
图39是根据本发明第十实施例的发光装置的LED芯片部的截面图。
图40(a)是现有面朝下安装型的LED芯片的半导体层形成侧芯片面的平面图，图40(b)是其LED芯片的侧面截面图，图40(c)是其安装时的主要部分截面图。
图41是使用现有面朝下安装型的LED芯片的发光装置的截面图。
首先，用图40；来说明用于本发明的发光装置的面朝下构成的LED芯片。如图40(a)、(b)所示，LED芯片1由氮化镓系化合物半导体构成，所述氮化镓类化合物半导体是经缓冲层(未图示)按n型GaN层构成的n型半导体层3、覆盖层(未图示)、发光层4、覆盖层(未图示)、p型GaN层构成的p型半导体层5的顺序在由蓝宝石构成的透明基板2上形成层。半导体的种类不限于上述氮化镓系化合物半导体，只要基板晶体是透明的，也可以是其它半导体。而且，透明基板的种类也不特别限定为蓝宝石，例如也可以是碳化硅等。
如图40(c)所示，在各半导体层3、5上形成n侧电极6、p侧电极7之后，配置半导体层3、5形成侧芯片面朝向安装基板8。在安装基板8和p型半导体层5之间填充填充料27，各电极6、7用由焊锡构成的补片21、21焊接到作为安装基板8侧导电部的导体10上，采用将透明基板2作为发光面侧的所谓面朝下的安装结构。如图41所示，通过将这种LED芯片配置在由近紫外线激励而发黄色光的荧光体层9′内，由LED芯片1发出的蓝色光和荧光体层9′引起的黄色光构成白色的光源装置。
本发明的发光装置是以使用采用这种面朝下结构的LED芯片1为前提的装置，以下说明实施例。
(第一实施例)图1表示的是根据本实施例的发光装置的结构，图2表示的是发光装置中LED芯片的电极配置例。图1中，与图40所示的构成要素相同的部件附以相同的符号。
发光装置由LED芯片1和以安装该LED芯片1的导体板为基材的布线基板(安装基板)组成。作为导体板，使用铝板这样的热和电的良导体金属板。导体板中，通过绝缘层13在部分LED芯片1安装面上形成导电层12。导电层12形成布线图形，在其最上面形成金。LED芯片1包含透明基板2(蓝宝石基板等)、形成在该透明基板上的n型半导体层3(第一半导体层)、形成在该半导体层上的p型半导体层(第二半导体层)5以及设在这些半导体层形成面上与其分别连接的n侧电极(第一电极)6和p侧电极(第二电极)7。两半导体层3、5的接合部为发光面5。
该LED芯片1面朝下安装在上述布线基板上。即，LED芯片1的一方电极(图1中是p侧电极7)靠近主表面的一侧，另一方靠蓝宝石基板的电极(图1中是n侧电极6)除去主表面的一部分来设置，在位于靠近主表面侧的电极中形成焊锡补片21a，在靠蓝宝石基板的电极上形成金补片21b。这里，在主表面上露出的电极的面积和靠蓝宝石基板的电极相比足够大，该电极经补片21a与导体板11连接。靠蓝宝石基板的电极经补片21b与导电层12连接。图1中虽然没有记载，但在连接绝缘薄膜17外侧面的补片21a的部位上，涂敷有用于使突起21a和绝缘薄膜17接合良好的金属膜。
如图2所示，本实施例的p侧电极7、n侧电极6在LED芯片1的半导体层形成侧芯片面(半导体活性面)内都具有面对面的梳形形状，具有以大致等间隔排列的并行排列部。由在电极6、7对置的角部形成的供电部15、16供电。蒸镀例如金或铝等来形成各电极6、7和供电部15、16。在靠近透明基板侧的n形半导体层上连接的n侧电极6具有离供电部越远宽度越窄的特征。电极上离供电部越远的点，使其附近的发光层以规定光量发光所需的电流密度越小。因此，如果n侧电极的宽度随着所需电流密度的减小而变窄，就可扩大连接与其对置的p侧电极的p型半导体层或位于其下侧的发光层的面积。从而，由于能够把LED芯片1中发光部的面积作得大，所以可得到进一步提高发光效率的效果。横跨LED芯片1的半导体层形成侧的整个芯片面形成宽蝠电极6、7，各电极6、7就都能够用作从半导体层形成侧芯片面放射的光的光反射部。
在形成透明基板2的半导体层即氮化镓层一侧的相反侧的面上形成1μm左右的凹凸。这里，在背面抛光阶段，通过调整所使用的研磨剂的粒度，来形成凹凸。凹凸的截面形状可为三角形或方形等，或者也可为带圆形的半圆状。
在该发光装置中，氮化镓层的发光部产生的光中的进入下面侧的光几乎都被电极6、7反射，射向上面侧。从发光部进入上面侧的光通过透明基板2内部到达其上面部分。因为上面部分形成凹凸，所以起大致完全扩散面的作用，向外部射出一部分光。一部分光被反射后再次向下进入透明基板2内，但因为是凹凸面的反射，所以反射方向是任意的。经凹凸面反射的光的一部分到达透明基板2的侧面，从侧面向外部射出。被凹凸面反射的光中的到达下面的光再次被电极6、7反射到上面侧，从凹凸面向外部射出一部分。这样，将LED芯片1面朝下地安装在安装基板中，LED芯片1的上面为凹凸结构，由此可减少LED芯片内的平行面，抑制进行反复全反射的光。
按照这种结构，LED芯片1就经焊锡补片21a以比较大的面积与导体板11热结合起来。由于焊锡的热传导性比较高且补片21a的截面面积比较大，可有效地将热从LED芯片1传导到导体板。即，在本实施例中，补片21a用作LED芯片1和导体板11之间的热传导部件。如本实施例那样，在形成LED芯片1的电极的面中除供电部的部位用绝缘膜17覆盖的情况下，即使设置比较大的补片21a，只要补片21a不直接接触补片21b或者与补片21b对应的电极，就不会短路，所以不管在哪个电极上都能够设置面积大的补片21a。
在补片21a中使用焊锡，但只要是导热率高的材料就可使用，例如Ag膏等其它材料。代替使用一个大补片21a，可在同一位置并列多个小尺寸的补片把LED芯片1和导体板11结合起来，也能取得同样的热传导效果。使用多个补片的情况下，补片21a可与涂敷金属膜的绝缘薄膜17的外侧面接合，如果通过腐蚀除去部分绝缘薄膜17而露出主表面侧的电极7、直接把补片接合到电极7上，则可降低LED芯片1和导体板11之间的热阻抗，散热性好。
最好用透明的合成树脂来密封安装在布线基板上的LED芯片1及其周围。但是，如上所述，由于用补片把21aLED芯片1和导体板11热结合起来，所以LED芯片1所产生的热就经导体板11释放，与现有结构相比，显著提高了散热性，发光时的LED芯片1的温度也比现有结构低。
这里，如图10所示，如果用由绝缘体构成的反射器14围在LED芯片1的周围，并将反射器14的一部分用作绝缘层13，则可控制来自LED芯片1的光的发光强度分布，可提高光的利用率。反射器14形成为离LED芯片1越远开口面积越大的形状，并将透明的合成树脂作为密封树脂9填充在反射器14的内部。
在上述图10所示的例子中，在一片安装基板(布线基板)8上安装一个LED芯片1，但如图11所示，也可采用这样的结构一片安装基板8由多片导体板11形成，在各导体板11上至少安装1个LED芯片1。在这种结构中，邻接的每一对导体板11由绝缘层13连接，邻接的每一对导体板11中的一方上安装的LED芯片1的一方电极和另一个导体板11经形成在绝缘层13表面上的导电层12电连接。在横跨相邻接合的每一对导体板11的部位上，在绝缘层13上设置反射器14。为了实现该结构，在一块个金属板上形成绝缘层13之后，从金属板的里面侧(与LED芯片1的安装面相反侧的面)通过切割工具形成分离沟11a，由此使各导体板11电隔离。若采用这种结构，则可串联排列多个LED芯片1。
在本实施例中，反射器14和密封树脂9不是必须的，例如可另外设置反射器14。即，即使没有设置反射器14和密封树脂9，也能提高LED芯片1的散热性，和现有结构相比，发光时的LED芯片1温度下降，结果，不会缩短发光装置的寿命，可增加发光装置的光输出。在得到和现有结构相同程度的光输出的情况下，发光装置的寿命比现有结构长。
这里，如图10所示，在形成包围部分导体板11的形状的反射器14的情况下，可使用形成立体布线基板(MID基板)的合成树脂或陶瓷等材料作为绝缘层13。在该结构中，把导体层12立体布线，并把导体层12引回至不同于导体板11上的LED芯片1的安装面的表面侧。若采用这种结构，则可通过软钎焊或铆接容易地将在安装基板8上安装LED芯片1而形成的发光装置和外部电路的电路基板连接起来。
并且，对图2中的给供电部15、16通电使LED芯片1发光时，形成在平行对置的直线状各电极6、7间的区域发光的发光部位，结果，在一个芯片内形成由多个发光部位组成的多发光部，可确保LED芯片1的发光面以大致均一的亮度发光。这样，向安装基板8侧放射的光通过电极6、7向透明基板2侧即光取出方向反射，光取出效率提高，作为LED芯片1的发光效率提高。
在上述图2的例子中，平行配置直线电极6、7来构成并列电极部，但电极6、7的形状不限于图2的例子。以下对电极结构的其它实施例进行说明。图3所示的实施例中，由波浪状曲线形状的电极6、7构成并列电极部，按照本实施例也能形成上述那样的多发光部。
图4所示的实施例中，平行配置弯曲成L型的电极6、7来构成并列电极部，按照本实施例也能形成上述那样的多发光明部。
图5所示的实施例中，以等间隔彼此并列地配置和图2的电极配置结构相同的直线状电极6、7，在本实施例的情况下，不在LED芯片1上设置电连接属于相同半导体侧的电极6、6相互间的导电部和电极7、7相互间的导电部，而是对应于各电极6、7分别设置供电部15、16。使该电极结构的LED芯片1发光时，由于电连接电极彼此间的导电部不在LED芯片1上，所以彼此不平行(并列)的导电(电极)部分的比例减小，因此，在各发光部位的发光不会不均匀，和图2的实施例相比，更能使整个发光面均匀发光。也可以用曲线来代替直线状电极6、7，或者，用图6所示的L型弯曲的电极6、7也能得到同样的均匀发光。
图7所示的实施例是设置成除了图2的电极配置结构之外，在并列的电极6、7的对置方向上从各电极6、7的主干部部分一体形成分支部，同时并列的电极6、7的分支部彼此间相互并列设置。在本实施例中，与图2的电极配置情况相比，对置电极6、7间的距离短，并且，对置存在的电极6、7在整个发光面中所占的密度大，因此，在使LED芯片1发光时，高密度地形成发光部位，结果，可使整个发光面更均匀地发光。
图8所示的实施例中，成对的电极6、7以从LED芯片1的中心开始并列的状态向周边部旋涡状配置，从中心向周边部形成多圈并列电极部，通过旋涡状配置，彼此不并列的电极部分的比例小，因此，与图2的例子相比可使整个发光面更均匀地发光。旋涡状的形状不限于曲线，也可以是图9那样的直线。
(第二实施例)图12示出了根据本实施例的发光装置。本实施例采用图2的电极配置结构。在覆盖p侧电极7形成的绝缘薄膜20的对角方向的角部上，穿过各自开口的窗孔23，用焊锡、金、其它金属构成的补片21将电极7连接固定在安装基板8的导电体10上，也可用导电性粘接剂来固定。在另一对角位置的角部上，n侧电极6、6从绝缘薄膜20上形成的窗孔23露出，该露出部分作为对应于n侧电极6的供电部15，与p侧电极7的供电部16相同，用补片21或导电性粘接剂连接固定在安装基板8的导电体10上。
安装基板8以金属板80为基础，在该金属板80的上面形成树脂层81，再在该树脂层81的表面上形成导电体10；在对应LED芯片1中央部的绝缘薄膜20部位的部分上，金属板80的一部分突出以便露到外面，在该突出部82和绝缘薄膜20之间填充配置热传导性好的粘接剂作为填充料27a，使LED芯片1侧的热向金属板80释放。用电极6、7作为光反射部。
代替用电极6、7作为光反射部，如图13所示，也可以在绝缘薄膜20中央部的外侧面上形成光反射部用的金属薄膜24。为了在向着n侧电极6或p侧电极7或者两者导电体10的接合面上容易接合导电体，也可如图14所示形成金属膜25。在上述结构中，由于在LED芯片1安装侧的周边部直至发光层4附近形成绝缘薄膜20，所以从发光层4的端面发出的光经SiO2构成的绝缘薄膜20反射后不向外部射出。因此，如图15(a)、(b)所示，蚀刻半导体层3、5和发光层4以使直至发光层4的周边部成为倾斜面，沿该倾斜面形成绝缘薄膜20，由此，使从发光层4的端面发出的光放射到外部。例如如图17所示，该光由另外设在芯片外部的安装基板凹部内部上的光反射部向光取出方向反射，也可以有效地使用所射出的光。
在上述图15所示的结构中，在外部形成用于有效使用向外射出的光的反射镜的情况下，因为从芯片面到发光层4的厚度很小，所以有时很难作到。因此，如图16所示，也可以沿倾斜面在绝缘薄膜20的外面由金属薄膜形成反射膜26，使从发光层4的端面向前方射出的光朝透明基板2侧反射。
(第三实施例)在第一实施例中，用电极6、7作为光反射部，但在本实施例中，如图18所示，在LED芯片1的半导体层形成侧芯片表面上形成的透明绝缘薄膜17的外侧面上形成Ag蒸镀膜18作为光反射部。在将LED芯片1安装在安装基板8上时，在Ag蒸镀膜18和安装基板8之间填充填充料27a。为了比较，在和图18相同的电极结构的LED芯片中，制作不由Ag蒸镀膜18形成光反射部。两者一起以面朝下状态安装到安装基板8上并使其发光，可以确认形成了Ag蒸镀膜18的本实施例的发光效率高。
(第四实施例)图19概略示出了本实施例。在上述第三实施例中，在绝缘薄膜17的外侧面上形成Ag蒸镀膜18作为反射部，但如图19所示，本实施例取代形成Ag蒸镀膜18，在绝缘薄膜17和安装基板8的间隙中填充Ag膏构成的填充料27b，用该填充料27b作为光反射部。
并且，还制作用没有光反射效果的透明树脂作为填充料将同样的LED芯片安装到安装基板8上的试样，将两者相比较，可确认填充由Ag膏构成的填充料27b的一方的发光效率高。
在图19中，使用在绝缘薄膜17和安装基板8之间作为填充料27b填充的Ag膏作为光反射部，但如图20所示，例如使用环氧树脂这种有透光性的树脂作为填充料27c，将LED芯片1以面朝下状态安装在安装基板8上时，在接近LED芯片1的安装基板8表面上形成浅槽，在其上镶嵌加工成镜面的金属板19，用金属板19作为光反射部也能够得到同样的效果。另外，代替在安装基板8上形成槽，在安装基板8的表面上粘接金属薄板，或者形成金属薄膜，用它作为光反射部，也可得到同样的效果。
作为安装基板8上的光反射部，可用接近LED芯片1的安装基板8上的导电体10作为光反射的一部分。或者，如图21所示，在将LED芯片以面朝下状态安装到电路基板上时，使安装基板8的导电体10延伸至LED芯片1的里侧，可用它作光反射部。也制作在导电体10未延伸至LED芯片1的里侧的安装基板8上安装相同结构的LED芯片1的试样，两者相比较，可确认使安装基板8的导电体10延伸至LED芯片1里侧时的一方的发光效率高。
(第五实施例)如图22所示，本实施例在安装基板8上形成分别连接到LED芯片1的各电极的导电层12。即，安装基板8的LED芯片1的安装面上经绝缘层13形成电隔离的导电层12，LED芯片1的各电极分别连接到各导电层12。但是，在LED芯片1上，用氧化硅构成的保护膜覆盖住与导体板11的对置面，在LED芯片1和导体板11之间设置由热传导率高的材料(例如银板)构成的热传导部件28。
LED芯片1的各电极经导电胶22(例如银膏)分别连接到各导电层12。在该结构中，导电胶22硬化收缩就能够使热传导材料28紧密附着在LED芯片1和导体板11上。即使在本实施例中，最好也用透明树脂密封LED芯片1及其周围，如果那样的话，合成树脂就能够保护LED芯片1，也可提高LED芯片1和导体板11的机械结合强度。也可用与第一实施例相同的补片来代替导电胶22。这在以后的实施例中也是一样的。
如图23所示，本实施例可在1片安装基板8上安装1个LED芯片1，如图24所示，也可在1片安装基板8上安装多个LED芯片1。在本实施例中，LED芯片1间的电路用导电层12来形成。
在上述实施例中，仅使热传导部件28与导体板11和LED芯片1接触，但如图25所示，也可采用热传导部件28的两面分别用粘接剂30粘接到导体板11和LED芯片1上的结构。也可以采用导体板11和LED芯片1中仅一方用粘接剂30粘接到热传导部件28上而另一方对接的结构。当使用热传导性好的焊锡和银膏作为粘接剂30，可获得高散热效果，但若采用用作未充满的树脂的合成树脂作为粘接剂30，只要粘接剂30的厚度薄，也能获得抑制LED芯片1温度上升的较好的效果。
在本实施例中，示出了用银板作为热传导部件28的例子，但和绝缘层13相比，具有很高的热传导性。因此，例如，可用把热传导率高的金属的金属粉末分散在合成树脂中的材料来形成热传导部件28。或者，如图26所示，可用焊锡作为热传导部件28。在用焊锡作为热传导部件28的情况下，经加热处理熔融焊锡，可使焊锡紧密附着在LED芯片1和导体板11上，结果，LED芯片1和导体板11与热传导部件28良好接触，LED芯片1和导体板11之间的热阻抗小，可提高散热效率。
在用焊锡作为热传导部件28的情况下，由于加热并熔融焊锡，LED芯片1的电极和焊锡(热传导部件28)必须不发生电气连接。即，熔融的焊锡(热传导部件28)必须不附着在LED芯片1、导电胶22、导电层12上。因此，如图27所示，为了使由焊锡构成的热传导部件28与导电胶22及导电层12之间(即，与LED芯片1的电极之间)电绝缘，最好在与LED1和导体板11的对置面间即LED芯片1的电极和由焊锡组成的热传导部件28之间设置绝缘材料构成的阻挡壁31。通过设置这种阻挡层，在熔融焊锡的加热处理时，焊锡就不和LED芯片1的电极电连接，可防止产生次品。若用紫外线硬化树脂作为该阻挡壁31的材料，则可容易地形成阻挡壁31。
按照本实施例的结构，由于和第一实施例一样将LED芯片1热结合到导体板11上，因此可改善LED芯片1的散热性，抑制LED芯片1的温度上升。其他结构及操作和第一实施例相同。
可是，如图23所示，在形成包围一部分导体板11的形状的反射器14的情况下，可用形成立体布线基板(MID基板)的合成树脂或陶瓷等作为绝缘层13。在该结构中，把导体层12立体布线，将导体层12引回至不同于导体板11上的LED芯片1的安装面的表面侧。若采用这种结构，则可通过软钎焊或铆接很容易地把在安装基板8上安装LED芯片1而形成的发光装置和外部电路的电路基板连接起来。
(第六实施例)如图28所示，本实施例将上述第五实施例中的热传导部件28连续一体地突设在导体板11上。其它结构和第五实施例相同，在本实施例的结构中，由于不需要在导体板11以外另外设置热传导部件28，因此可减少部件个数。
可是，在使连续一体地突设在导体板11上的热传导部件28的前端面和LED芯片1接触时，除了和第五实施例一样利用导电胶硬化时的收缩以外，还可采用图29所示的结构。在该例中，如图29(a)所示，在安装基板8之外另外制备一面有导电层33的绝缘板34。绝缘板34具有插入热传导部件28的通孔34a，在将LED芯片1安装到导电层33上之后，如图29(b)所示，突设在导体板11上的热传导部件28插入绝缘板34的通孔34a中。热传导部件28的前端面用粘接剂30粘接到LED芯片1上。作为粘接剂30，最好是热传导率高的焊锡和银膏。设在安装基板8上的导电层12和设在绝缘板34上的导电层33用焊接线电连接。在图示例中，LED芯片1的电极用导电胶22连接导电层33，但和第一实施例一样，也可采用经金或者焊锡补片来连接的结构。用聚酯胶片等把反射器14和导体板11接合起来。
由于绝缘层13可与第一实施例一样一体设置在反射器14上，因此，如图30所示，若把导体板11埋设在反射器14中，则可用反射器14保持导体板11。如图31所示，若将导体板11的一部分埋设在反射器14中，在导体板11的里面侧(与LED芯片1的安装面相反侧)从反射器14露出导体板11，就能与图30所示结构一样，作成由反射器14保持导体板11、同时散热性好的结构。
图32所示的结构是用金属板形成导体板11，通过压力加工使其弯曲，将热传导部件28一体形成在导体板11上。导体板11的大部分埋设在反射器14中，在反射器14里面侧使导体板11的一部分露到外面。采用这种结构也能确保散热性。其它结构和操作与第五实施例相同。
另外，作为在导体板11上一体形成热传导部件28的方法，除了切削加工以外，还有如图33所示的在导体板11的里面侧上形成凹部11b的冲压方法和如图34所示的在导体板11的表面侧上形成的凹部11c中嵌合热传导部件28的方法。
因此，如图30、31所示，在形成包围一部分导体板11的形状的反射器14的情况下，可用形成立体布线基板(MID基板)的合成树脂或陶瓷等作为绝缘层13。在该结构中，把导体层12立体布线，使导体层12引回至不同于导体板11上的LED芯片1的安装面的表面侧。若采用这种结构，则可通过软钎焊或铆接很容易地将在安装基板8上安装LED芯片1而形成的发光装置与外部电路的电路基板连接起来。
(第七实施例)在上述各实施例中，设置与导体板11热耦合的热传导部件28，但在本实施例中如图35所示，具有不设置导体板11而仅设热传导部件28的结构，在安装基板8中使用由玻璃环氧树脂基板构成的印刷布线基板。即，在绝缘层13上层叠有导电层12的单面印刷布线基板为安装基板8。但是，考虑与LED芯片1的电极的接合性，用金作为导电层12。在安装基板8中形成通孔8d，插通到通孔8d中的针状热传导部件28的一个端面与LED芯片1热耦合。在该结构中，仅通过热传导部件28虽然不能保证充分的散热性能，但通过使热传导部件28中与LED芯片1相反侧的端部和设在设备外壳等上的散热性好的部件接触，也能确保散热性能。即，在本实施例中，使绝缘层13夹在接触热传导部件28的部件和导电层12之间，这些结构就起导体板的作用。作为热传导部件28，最好使用铝这样的导热率高的材料。
本实施例中，为使热传导部件28可靠接触LED芯片1，如图36(a)所示，把LED芯片1安装在安装基板8上之后，如图30(b)所示，可将热传导部件28插入到安装基板8上形成的通孔8d中，粘接到LED芯片1的下面。作为粘接剂，最好是导热性好的焊锡或银膏。其它结构和操作与上述实施例相同。
在上述各实施例中，用铝板作为导体板11，但也可用热和电的良导体作为导体板11的材料，例如用金。虽然使用金作为导电层12，但也可以使用银或铜这种导电性好的导体。作为LED芯片1，虽然使用了在透明基板上层叠氮化镓系发光层的芯片，但只要基板有透光性且能够面朝下安装的结构就行。
(第八实施例)
图37示出了按照本实施例的LED芯片。本实施例的LED芯片1和其它实施例一样，是形成在透明基板2上的氮化镓系LED，在与透明基板2的氮化镓层形成侧相反的侧面上形成凹凸的同时，还在透明基板2的侧面部形成凹凸。把LED芯片1面朝下地安装在安装基板8上，除上部凹凸面能减少平行面之外，侧部凹凸面也减少平行面，因此，能够进一步抑制LED芯片1内的反复全反射，从而可提高光向外部的取出。
(第九实施例)图38示出了根据本实施例的LED芯片。本实施例的LED芯片1也和其它实施例一样，是在透明基板2上形成的氮化镓系的LED。在本实施例中，与形成有台形截面的透明基板2的氮化镓层的一侧相反侧的面上形成有1μm左右的凹凸，并且，以相对氮化镓层的面成60度的角度切断透明基板2的侧面。本实施例的LED芯片1的情况下，由于透明基板2的侧面部以60度的角度成为倒台形状，因此相互的侧面不平行。从而，可抑制在LED芯片1内的反复全反射，提高光向外部的取出。
(第十实施例)图39示出了根据本实施例的发光装置，在本实施例中，使用第八实施例的LED芯片1。但是，LED芯片1是发蓝色光的芯片。发蓝色光的LED芯片1安装在安装基板8的凹部内。在凹部内，填充分散有由LED芯片1的蓝色发光激励而发黄光的荧光体粒子的环氧树脂9。
在本实施例中，可从LED芯片1的上部凹凸面、侧部凹凸面有效地取出光，因此，蓝色发光的外部量子效率极高。所取出的一部分蓝色发光元元本本地通过环氧树脂9从安装基板8的凹部射出，但一部分由荧光体变成黄色发光后从凹部射出。从凹部射出的蓝色光和黄色光混色，得到白色光。按照本实施例的发光装置，与使用现有平坦表面的透明基板的面朝上安装的发光装置相比，从LED芯片1中取出光的效率高，由于发光部接近基板8的凹部底面，因此散热特性好。
本发明不限于上述实施例的结构，可能有种种变形。例如，如上所述，虽然示出了在靠近透明基板2的一侧上形成n型半导体层3(第一半导体层)，在远的一侧上形成p型半导体层(第二半导体层)5，但n型半导体层和p型半导体层的配置关系也可以与上述相反。
权利要求
1.一种发光装置，使用以面朝下状态安装在安装基板上的LED芯片；包含透明基板、在该透明基板上形成的第一半导体层、在该第一半导体层上形成的第二半导体层以及设在这些半导体层形成面上并与第一半导体层和第二半导体层分别连接的第一电极和第二电极；其中所述第一电极和第二电极配置成平面状以便使LED芯片的整个发光面大致均匀地发光；所述第一电极和第二电极的至少一方电极用作反射部；所述第一电极和第二电极具有供电部，并且，设在靠近透明基板侧的第一半导体层上的第一电极离该第一电极上的供电部越远，宽度越窄。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于在所述第一半导体层和第二半导体层上分别配置多个第一电极和第二电极。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于所述第一电极和第二电极彼此多个并列配置在半导体层形成面上。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于所述并列配置的电极的间隔大致相等。
5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于所述第一电极和第二电极具有梳形结构。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于除电极之外，在所述芯片面上还配置光反射部件。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于对置所述芯片面的安装基板的表面或填充在所述LED芯片与所述安装基板之间的部件兼作光反射部件。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述安装基板是由在至少一面上有绝缘层的导体板和经该绝缘层层叠在导体板上的导电层构成的布线基板；LED芯片的至少一方电极通过面朝下安装而与所述导电层电连接，并且，在所述LED芯片和所述导体板的对置面上夹装导热率比所述绝缘层高的热传导部件。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述LED芯片的各电极分别连接到分别设在每个电极上的导电层。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述热传导部件一体形成在所述导体板上。
11.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于所述热传导部件是金属。
12.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于在所述布线基板上，所述导电层的一部分作为对向外部电路的连接部引回到与所述LED芯片的安装面不同的面上。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述LED芯片在所述透明基板的表面上设置有凹凸。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于所述LED芯片被斜切掉所述透明基板的侧面，其侧面成为镜面。
全文摘要
一种使用面朝下安装在安装基板(8)上的LED芯片的发光装置，包含在透明基板(2)上形成的n型半导体层(3)、在该n型半导体层(3)上形成的p型半导体层(5)和设在这些半导体层形成面上各自连接的电极(6，7)。各电极(6，7)配置成平面状以使LED芯片(1)的整个发光面大致均匀地发光，至少一方电极还起光反射部的作用，各电极具有供电部(15，16)，并且，设在靠近透明基板(2)侧的半导体层上的电极离供电部越远，宽度越窄。由此，可增大LED芯片(1)中的发光部面积，从而发光效率和光输出效率都优良。
文档编号H01L33/22GK1461498SQ02801256
公开日2003年12月10日 申请日期2002年4月22日 优先权日2001年4月23日
发明者桥本拓磨, 杉本胜, 木村秀吉, 盐滨英二, 葛原一功, 高见茂成 申请人:松下电工株式会社