特許 6221888 発光装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6221888

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20171023BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/62

【請求項の数】10

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-63836(P2014-63836)

(22)【出願日】2014年3月26日

(65)【公開番号】特開2015-185810(P2015-185810A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】土屋 陽祐

(72)【発明者】

【氏名】下西 正太

(72)【発明者】

【氏名】武田 重郎

(72)【発明者】

【氏名】三輪 朋弘

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０６９２０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２５１７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０１２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２０８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１８２９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に一対のワイヤーボンディング用電極を有し、当該一対のワイヤーボンディング用電極が並んだ第１の方向と直交する第２の方向に並べられた第１の発光素子、第２の発光素子、及び前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間に位置する第３の発光素子と、
前記第３の発光素子の前記第１の方向に平行な２辺を横切るように前記第３の発光素子の直上を通り、前記第１の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極と前記第２の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の他方側のワイヤーボンディング用電極とを接続するボンディングワイヤーと、
を有する発光装置。

【請求項2】

前記ボンディングワイヤーと、前記第３の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極の中心との水平方向の距離は、前記ボンディングワイヤーの直径の１．７５倍以上である、
請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子、及び前記ボンディングワイヤーを封止する封止材を有する、
請求項１又は２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記封止材の中に、フィラー及び蛍光体粒子の少なくともいずれか一方が分散している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記ボンディングワイヤーはＡｇからなる、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

上面に一対のワイヤーボンディング用電極を有し、当該一対のワイヤーボンディング用電極が第１の方向に並んだ第１の発光素子、第２の発光素子、及び第３の発光素子を、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間に前記第３の発光素子が位置するように前記第１の方向と直交する方向に並べる工程と、
前記第３の発光素子の前記第１の方向に平行な２辺を横切りつつ前記第３の発光素子の直上を通るように、前記第１の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極と前記第２の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の他方側のワイヤーボンディング用電極とをボンディングワイヤーで接続する工程を含む、
発光装置の製造方法。

【請求項7】

前記第３の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤー電極の中心との水平方向の距離が前記ボンディングワイヤーの直径の１．７５倍以上となるように前記ボンディングワイヤーを接続する、
請求項６に記載の発光装置の製造方法。

【請求項8】

前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子、及び前記ボンディングワイヤーを封止材で封止する工程を含む、
請求項６又は７に記載の発光装置の製造方法。

【請求項9】

前記封止材中に、フィラー及び蛍光体粒子の少なくともいずれか一方を分散させる、
請求項６〜８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【請求項10】

前記ボンディングワイヤーはＡｇからなる、
請求項６〜９のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、互いにボンディングワイヤーで接続された複数の発光素子を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１１８２９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されるような発光装置によれば、発光装置の小型化により複数の発光素子の間隔が狭くなると、ボンディングワイヤーの長さも短くなる。このため、ボンディングワイヤーの形成が困難になり、また、封止樹脂の膨張により生じる応力によりボンディングワイヤーが断線し易くなる。

【0005】

本発明の目的の一つは、複数の発光素子の間隔が狭い場合であっても、ボンディングワイヤーを容易に形成することができ、かつボンディングワイヤーの断線を抑えることができる構造を有する発光装置、及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［５］の発光装置を提供する。

【0007】

[１]上面に一対のワイヤーボンディング用電極を有し、当該一対のワイヤーボンディング用電極が並んだ第１の方向と直交する第２の方向に並べられた第１の発光素子、第２の発光素子、及び前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間に位置する第３の発光素子と、前記第３の発光素子の前記第１の方向に平行な２辺を横切るように前記第３の発光素子の直上を通り、前記第１の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極と前記第２の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の他方側のワイヤーボンディング用電極とを接続するボンディングワイヤーと、を有する発光装置。

【0008】

[２] 前記ボンディングワイヤーと、前記第３の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極の中心との水平方向の距離は、前記ボンディングワイヤーの直径の１．７５倍以上である、前記[１]に記載の発光装置。

【0009】

［３］前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子、及び前記ボンディングワイヤーを封止する封止材を有する、前記［１］又は［２］に記載の発光装置。

【0010】

［４］前記封止材中に、フィラー及び蛍光体粒子の少なくともいずれか一方が分散している、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。

【0011】

［５］前記ボンディングワイヤーはＡｇからなる、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置。

【0012】

また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するために、下記［６］〜［１０］の発光装置の製造方法を提供する。

【0013】

[６] 上面に一対のワイヤーボンディング用電極を有し、当該一対のワイヤーボンディング用電極が第１の方向に並んだ第１の発光素子、第２の発光素子、及び第３の発光素子を、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間に前記第３の発光素子が位置するように前記第１の方向と直交する方向に並べる工程と、前記第３の発光素子の前記第１の方向に平行な２辺を横切りつつ前記第３の発光素子の直上を通るように、前記第１の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤーボンディング用電極と前記第２の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の他方側のワイヤーボンディング用電極とをボンディングワイヤーで接続する工程を含む、発光装置の製造方法。

【0014】

[７] 前記第３の発光素子の前記一対のワイヤーボンディング用電極の一方側のワイヤー電極の中心との水平方向の距離が前記ボンディングワイヤーの直径の１．７５倍以上となるように前記ボンディングワイヤーを接続する、[６]に記載の発光装置の製造方法。

【0015】

［８］前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、前記第３の発光素子、及び前記ボンディングワイヤーを封止材で封止する工程を含む、前記［６］又は［７］に記載の発光装置の製造方法。

【0016】

［９］前記封止材中に、フィラー及び蛍光体粒子の少なくともいずれか一方を分散させる、前記［６］〜［８］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【0017】

［１０］前記ボンディングワイヤーはＡｇからなる、前記［６］〜［９］のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数の発光素子の間隔が狭い場合であっても、ボンディングワイヤーを容易に形成することができ、かつボンディングワイヤーの断線を抑えることができる構造を有する発光装置、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施の形態に係る発光装置の上面図である。

【図2】図２は、発光装置の素子搭載領域の一部を拡大した上面図である。

【図3】図３は、発光素子同士を接続するボンディングワイヤーが他の発光素子の直上を通る構成を表す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

〔実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、実施の形態に係る発光装置１の上面図である。図２は、発光装置１の素子搭載領域の一部を拡大した上面図である。

【0021】

発光装置１は、基板１０と、基板１０上に設置された複数の発光素子２０と、発光素子２０を囲むダム１４と、ダム１４の内側に充填され、発光素子２０を封止する封止樹脂１５とを有する。なお、封止樹脂１５は発光装置１に含まれなくてもよい。図１、２においては、封止樹脂１５の図示を省略する。

【0022】

基板１０は配線を有する基板であり、例えば、表面に配線パターンを有する配線基板や、リードフレームインサート基板である。

【0023】

発光素子２０は、フェイスアップ型のＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザーダイオードであり、後述するように、チップ基板２２と、その上に形成された結晶層２３を有する。結晶層２３の表面には、ボンディングワイヤー１６を接続するためのワイヤーボンディング用電極２１が形成されている。

【0024】

チップ基板２２は、例えば、サファイア基板である。結晶層２３は、例えば、チップ基板２２上にエピタキシャル結晶成長により形成されたＧａＮ系半導体層であり、ｎ型半導体層とｐ型半導体層に挟まれた発光層を有する。

【0025】

発光素子２０は、ボンディングワイヤー１６を介して連結され、連結の端の発光素子２０は、ボンディングワイヤー１６を介してワイヤーボンディング用端子１２に接続される。

【0026】

図１に示される構成では、ワイヤーボンディング用端子１２は、配線電極１３を介して外部接続端子１１に接続され、外部接続端子１１を介して外部から電源が供給される。

【0027】

図２に示されるように、発光装置１は、発光素子２０ａ、発光素子２０ｂ、及び発光素子２０ａと発光素子２０ｂとの間に設置された発光素子２０ｃと、発光素子２０ｃの直上を通り、発光素子２０ａと発光素子２０ｂとを接続するボンディングワイヤー１６と、を有する。ここで、発光素子２０ａ、発光素子２０ｂ、及び発光素子２０ｃは、発光素子２０に含まれる。

【0028】

このように、発光素子２０ｃを間に挟んだ発光素子２０ａと発光素子２０ｂを接続する場合、隣接した素子同士、例えば発光素子２０ａと発光素子２０ｃ、を接続する場合と比較して、ボンディングワイヤー１６の長さを大きくすることができる。このような構成により、ボンディングワイヤー１６の形成を容易にし、また、ボンディングワイヤー１６が短すぎる場合に封止樹脂１５の膨張により生じる応力に起因する断線を抑えることができる。

【0029】

発光素子２０ａと発光素子２０ｂとを接続するボンディングワイヤー１６と、発光素子２０ｃの上面のワイヤーボンディング用電極２１の中心との水平方向の距離Ｄは、ボンディングワイヤー１６の直径の１．７５倍以上であることが好ましい。

【0030】

これは、発光素子２０ａと発光素子２０ｂとをボンディングワイヤー１６で接続した後に、発光素子２０ｃのワイヤーボンディング用電極２１にボンディングワイヤー１６を接続する際に、ボールボンディング用のキャピラリの発光素子２０ａと発光素子２０ｂとを接続するボンディングワイヤー１６への接触を抑えることができるためである。これにより、キャピラリの接触によるボンディングワイヤー１６の切断を防ぐことができる。

【0031】

一般に、キャピラリの先端の外径は、接続するボンディングワイヤーの直径の１．５〜３．５倍程度である。このため、キャピラリの先端の外径の最大値であるボンディングワイヤー１６の直径の３．５倍の半分である１．７５倍を距離Ｄの最小値とすることにより、キャピラリの発光素子２０ａと発光素子２０ｂとを接続するボンディングワイヤー１６への接触を抑えることができる。

【0032】

ボンディングワイヤー１６の材料としては、例えば、Ａｇ又はＡｕを用いることができる。特に、導電率及び光反射率に優れるＡｇを用いることが好ましい。一般に、Ａｇからなるボンディングワイヤーは、Ａｕからなるボンディングワイヤーよりも切れやすいが、本実施の形態によれば、上記のように、ボンディングワイヤー１６の断線を抑制することができるため、Ａｇをボンディングワイヤー１６の材料として用いることができる。

【0033】

ダム１４は、例えば、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなる。

【0034】

封止樹脂１５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。また、封止樹脂１５は、ＳｉＯ_２等からなる光を散乱させるためのフィラーや、蛍光体粒子を含んでもよい。例えば、発光素子２０の発光色が青色であり、封止樹脂１５に含まれる蛍光体粒子の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。

【0035】

なお、発光装置１において、発光素子２０の配置、形状、大きさ、個数や、ボンディングワイヤー１６による連結のパターン等は、図１、２に示されるものに限定されず、２つの発光素子２０を接続するボンディングワイヤー１６が、その２つの発光素子２０に挟まれた他の発光素子２０の直上を通るような構造が発光装置１に含まれていればよい。

【0036】

図３は、発光素子２０同士を接続するボンディングワイヤー１６が他の発光素子２０の直上を通る構成を表す模式図である。図３においては、発光装置１に用いられるボンディングワイヤー１６のうち、発光素子２０ａと発光素子２０ｂとを接続するもののみを示す。

【0037】

図３に示されるように、封止樹脂１５が形成される場合、ボンディングワイヤー１６の上下の封止樹脂１５の体積が大きいほど、封止樹脂１５の膨張が大きくなり、ボンディングワイヤー１６が切断されやすくなる。

【0038】

従来の構造の発光装置では、発光素子同士を接続するボンディングワイヤーの下には、当然ながら、基板の上面からボンディングワイヤーまでの厚さの封止樹脂が存在する。

【0039】

一方、本実施の形態においては、図３に示されるように、発光素子２０ａの直上を通るボンディングワイヤー１６の下には、発光素子２０ａの上面からボンディングワイヤー１６までの厚さの封止樹脂１５が存在するのみであり、上記の従来の構造と比較してボンディングワイヤー下の封止樹脂の体積が小さい。

【0040】

このため、本実施の形態においては、封止樹脂１５が膨張する際に、その膨張の度合いを抑えることができ、それによって、ボンディングワイヤー１６の切断を抑えることができる。

【0041】

さらに、封止樹脂１５中に、フィラー１７及び蛍光体粒子１８の少なくともいずれか一方が分散していることが好ましい。無機材料からなるフィラー１７及び蛍光体粒子１８は、封止樹脂１５を構成する樹脂よりも熱膨張率が小さいため、フィラー１７や蛍光体粒子１８を分散させることにより、封止樹脂１５全体の平均熱膨張率を下げることができる。

【0042】

（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、発光素子同士を接続するボンディングワイヤーを他の発光素子の直上を通るように形成することにより、そのボンディングワイヤーの切断を抑制することができる。

【0043】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

【0044】

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0045】

１ 発光装置
１６ ボンディングワイヤー
１７ フィラー
１８ 蛍光体粒子
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 発光素子
２１ ワイヤーボンディング用電極

【図1】

【図2】

【図3】