發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供發(fā)光二極管，其為可提高光的取出效率的新結(jié)構(gòu)。該發(fā)光二極管構(gòu)成為具有：芯片（12），其在正面具有發(fā)光層；和透光性部件（13），其使用具有透光性的樹脂粘接在芯片的背面（12b）與支撐芯片的引線框（11）之間，且使從發(fā)光層出射的光透過。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在具有發(fā)光層的芯片的背面?zhèn)染哂惺箯陌l(fā)光層出射的光透過的透光性部件，因而可將在與引線框的界面反射并回到發(fā)光層的光的比例抑制得低，可提高光的取出效率。
【專利說明】發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及具有形成有發(fā)光層的芯片的發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED:Light Emitting D1de)、激光二極管(LD:Laser D1de)等的發(fā)光器件得到實(shí)用化。這些發(fā)光器件通常具有形成了通過電壓施加而放出光的發(fā)光層的發(fā)光芯片。發(fā)光芯片是通過在晶體生長用的基板的正面形成了包含發(fā)光層的多個(gè)半導(dǎo)體層的層疊體之后任意地分割該基板而得到的。
[0003]例如，在由分割預(yù)定線劃分的藍(lán)寶石基板的正面，使η型GaN層、InGaN層、P型GaN層依次進(jìn)行外延生長，形成分別與η型GaN層和ρ型GaN層連接的電極。之后，如果沿著分割預(yù)定線分割藍(lán)寶石基板，則得到放出藍(lán)色或綠色的光的發(fā)光二極管用的發(fā)光芯片。
[0004]將該發(fā)光芯片的背面?zhèn)?藍(lán)寶石基板側(cè))固定在成為基座的引線框上，使用透鏡部件覆蓋發(fā)光芯片的正面?zhèn)?層疊體側(cè))，從而形成發(fā)光二極管。在這樣的發(fā)光二極管中，亮度的提高被視為重要的課題，迄今為止已提出了用于提高光的取出效率的各種方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]【專利文獻(xiàn)I】日本特開平4- 10670號公報(bào)
[0006]另外，通過電壓施加而在發(fā)光層產(chǎn)生的光主要從包含發(fā)光層的層疊體的2個(gè)主面(正面和背面)放出。 例如，從層疊體的正面(透鏡部件側(cè)的主面)放出的光通過透鏡部件等被取出到發(fā)光二極管的外部。另一方面，從層疊體的背面(藍(lán)寶石基板側(cè)的主面)放出的光在藍(lán)寶石基板上傳播，其一部分在藍(lán)寶石基板與引線框之間的界面等被反射并回到層疊體。
[0007]例如，以提高切削時(shí)的加工性等為目的使用薄的藍(lán)寶石基板用于發(fā)光芯片時(shí)，層疊體的背面距藍(lán)寶石基板與引線框之間的之間的距離變短。在該情況下，在藍(lán)寶石基板與引線框之間的界面反射并回到層疊體的光的比例與藍(lán)寶石基板厚的情況相比，變高。由于層疊體吸收光，因而當(dāng)這樣使用回到層疊體的光的比例高的發(fā)光芯片時(shí)，導(dǎo)致發(fā)光二極管的光的取出效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述情況而作成的，本發(fā)明的目的是提供一種具有可提高光的取出效率的結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
[0009]本發(fā)明的發(fā)光二極管，其特征在于，該發(fā)光二極管至少由以下部分形成:芯片，其在正面具有發(fā)光層；和透光性部件，其使用具有透光性的樹脂來粘接在該芯片的背面與引線框之間，且使從該發(fā)光層出射的光透過，其中，該引線框?qū)υ撔酒谋趁孢M(jìn)行支撐固定。
[0010]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于在具有發(fā)光層的芯片的背面?zhèn)染哂惺箯陌l(fā)光層出射的光透過的透光性部件，因而可將在與引線框的界面反射并回到發(fā)光層的光的比例抑制得低，可提高光的取出效率。
[0011]在本發(fā)明的發(fā)光二極管中，該芯片可以在藍(lán)寶石基板上層疊由GaN半導(dǎo)體層構(gòu)成的發(fā)光層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在放出藍(lán)色或綠色的光的發(fā)光二極管中，可提高光的取出效率。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可提高光的取出效率的新結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是示意性示出本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)例的立體圖。
[0014]圖2是示出從本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光芯片放出光的狀況的截面示意圖。
[0015]圖3是示出從比較例涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光芯片放出光的狀況的截面示意圖。
[0016]圖4是示出亮度的測定結(jié)果的曲線圖。
[0017]標(biāo)號說明
[0018]1:發(fā)光二極管；11:引線框；lla:正面；12:發(fā)光芯片(芯片)；12a:正面；12b:背面；13:透光性部件；13a:正面；13b:背面；13c:側(cè)面；14a:引線；14b:引線；15:透鏡部件；llla:引線部件；lllb:引線部件；112a:連接端子；112b:連接端子；121:監(jiān)寶石基板；121a:正面；121b:背面；122:層疊體；122a:正面；122b:背面；A1:光路；A2:光路；B1:光路；B2:光路。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是示意性示出本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)例的立體圖，圖2是示出從本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光芯片放出光的狀況的截面示意圖。如圖1和圖2所示，發(fā)光二極管I具有:成為基座的引線框11、和支撐固定在引線框11上的發(fā)光芯片(芯片)12。
[0020]引線框11使用金屬等的材料形成為圓柱狀，在與一個(gè)主面相當(dāng)?shù)谋趁鎮(zhèn)仍O(shè)置了具有導(dǎo)電性的2個(gè)引線部件11 la、11 lb。引線部件11 la、11 Ib相互絕緣，分別作為發(fā)光二極管I的正極、負(fù)極而執(zhí)行功能。該引線部件IllaUllb通過布線(未圖示)等與外部的電源(未圖示)連接。
[0021]在引線框11的與另一個(gè)主面相當(dāng)?shù)恼鍵la隔開規(guī)定的間隔配置有相互絕緣的2個(gè)連接端子112a、112b。連接端子112a和引線部件Illa在引線框11的內(nèi)部進(jìn)行了連接。并且，連接端子112b和引線部件Illb在引線框11的內(nèi)部進(jìn)行了連接。因此，連接端子112a、112b的電位分別為與引線部件llla、112b的電位相同的程度。
[0022]在引線框11的正面Ila中，在連接端子112a和連接端子112b之間的位置配置有發(fā)光芯片12。發(fā)光芯片12具有:平面形狀是矩形狀的藍(lán)寶石基板121、和設(shè)置在藍(lán)寶石基板121的正面121a上的層疊體122 (圖2)。層疊體122包括使用GaN系的半導(dǎo)體材料而形成的多個(gè)半導(dǎo)體層(GaN半導(dǎo)體層)。
[0023]層疊體122是通過使電子為多數(shù)載流子的η型半導(dǎo)體層(例如，η型GaN層)、成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層(例如，InGaN層)、空穴為多數(shù)載流子的P型半導(dǎo)體層(例如，ρ型GaN層)依次進(jìn)行外延生長而形成的。在藍(lán)寶石基板121上形成有分別與η型半導(dǎo)體層和ρ型半導(dǎo)體層連接、對層疊體122施加電壓的2個(gè)電極(未圖示)。另外，這些電極可以包含在層疊體122 內(nèi)。
[0024]在藍(lán)寶石基板121的背面121b側(cè)(B卩，發(fā)光芯片12的背面12b側(cè))配置有長方體狀的透光性部件13。透光性部件13使用玻璃或樹脂等的材料形成，使從層疊體122的發(fā)光層放射的光透過。透光性部件13的正面13a的面積比藍(lán)寶石基板121的背面121b的面積大。并且，期望的是，透光性部件13具有與藍(lán)寶石基板121相等以上的厚度。
[0025]透光性部件13的正面13a使用具有透光性的樹脂(未圖示)粘接在藍(lán)寶石基板121的背面121b (B卩，發(fā)光芯片12的背面12b)的整體上。并且，透光性部件13的背面13b使用具有透光性的樹脂(未圖示)粘接在引線框11的正面Ila上。也就是說，發(fā)光芯片12隔著透光性部件13固定在引線框11的正面Ila上。
[0026]設(shè)置在引線框11上的2個(gè)連接端子112a、112b分別經(jīng)由具有導(dǎo)電性的引線14a、14b與發(fā)光芯片12的2個(gè)電極連接。由此，與引線部件IllaUllb連接的電源的電壓被施加給層疊體122。當(dāng)向?qū)盈B體122施加了電壓時(shí)，電子從η型半導(dǎo)體層流入成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層，并且，空穴從P型半導(dǎo)體層流入成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層。其結(jié)果，在成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層中發(fā)生電子和空穴的再結(jié)合，放出規(guī)定的波長的光。在本實(shí)施方式中，由于使用GaN系的半導(dǎo)體材料來形成了成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層，因而放出與GaN系的半導(dǎo)體材料的帶隙相當(dāng)?shù)乃{(lán)色或綠色的光。
[0027]在引線框11的正面Ila側(cè)的外周緣安裝有覆蓋發(fā)光芯片12的正面12a側(cè)的圓頂狀的透鏡部件15。透鏡部件15使用具有規(guī)定的折射率的樹脂等的材料形成，使從發(fā)光芯片12的層疊體122放出的光折射，將其導(dǎo)向發(fā)光二極管I的外部的規(guī)定的方向。這樣，從發(fā)光二極管12放出的光通過透鏡部件15被取出到發(fā)光二極管I的外部。
[0028]下面，參照比較例涉及的發(fā)光二極管，對在本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I中從發(fā)光芯片12取出光的狀況進(jìn)行說明。圖3是示出從比較例涉及的發(fā)光二極管的發(fā)光芯片放出光的狀況的截面示意圖。如圖3所示，比較例涉及的發(fā)光二極管2除了透光性部件13以外，具有與本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I相同的結(jié)構(gòu)。即，發(fā)光二極管2包括發(fā)光芯片22，該發(fā)光芯片22具有:平面形狀是矩形狀的藍(lán)寶石基板221、和設(shè)置在藍(lán)寶石基板221的正面221a上的層疊體222。不過，藍(lán)寶石基板221的背面221b粘接在引線框(未圖示)上。
[0029]在本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I中，在成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層產(chǎn)生的光主要從層疊體122的正面122a (B卩，發(fā)光芯片12的正面12a)和背面122b放出。從層疊體122的正面122a放出的光(例如，在光路Al上傳播的光)如上所述，通過透鏡部件15等被取出到發(fā)光二極管I的外部。
[0030]這一點(diǎn)對比較例涉及的發(fā)光二極管2也是一樣的。即，在發(fā)光二極管2中，在成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層產(chǎn)生的光主要從層疊體222的正面222a和背面222b放出。從層疊體222的正面222a放出的光(例如，在光路A2上傳播的光)通過透鏡部件(未圖示)等被取出到發(fā)光二極管2的外部。
[0031]另一方面，在發(fā)光二極管2中，從層疊體222的背面222b放出的光的一部分(例如，在光路B2上傳播的光)在藍(lán)寶石基板221與引線框之間的界面(藍(lán)寶石基板221的背面221b)反射并回到層疊體222。由于層疊體222吸收光，因而在比較例涉及的發(fā)光二極管2中，不能將在光路B2上傳播的光取出到外部。
[0032]與此相對，本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I由于在藍(lán)寶石基板121的背面121b隔著具有透光性的樹脂設(shè)置有透光性部件13，因而從層疊體122的背面122b放出的光在與發(fā)光二極管2不同的光路上傳播。例如，在光路BI上傳播的光的一部分在藍(lán)寶石基板121與透光性部件13之間的界面(即，藍(lán)寶石基板121的背面121b、或者透光性部件13的正面13a)反射。并且，在光路BI上傳播的光的另一部分透過藍(lán)寶石基板121與透光性部件13之間的界面。這樣，在光路BI上傳播的光的一部分與發(fā)光二極管2 —樣被層疊體122吸收，而在光路BI上傳播的光的另一部分從透光性部件13的側(cè)面13c等被取出到外部。
[0033]這樣，本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I由于在正面12a側(cè)具有包含發(fā)光層的層疊體122的發(fā)光芯片(芯片)12的背面12b側(cè)具有使從發(fā)光層出射的光透過的透光性部件13，因而可將在與引線框11的界面反射并回到發(fā)光層(層疊體122)的光的比例抑制得低，可提高光的取出效率。
[0034]另外，由于藍(lán)寶石基板硬而不容易被加工，因而期望的是使用薄的藍(lán)寶石基板來提高加工性。在該情況下，在比較例的發(fā)光二極管2中，層疊體222的背面222b距藍(lán)寶石基板221與引線框之間的界面的距離變短，在該界面反射并回到層疊體222的光的比例變高，因而導(dǎo)致光的取出效率下降。與此相對，在本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I中，即使使藍(lán)寶石基板121變薄，也可以利用透光性部件13將光的取出效率維持得高。也就是說，無需為了維持光的取出效率而使藍(lán)寶石基板變厚而犧牲加工性。
[0035]下面，對為了確認(rèn)本實(shí)施方式涉及的發(fā)光二極管I的有效性而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明。在本實(shí)驗(yàn)中，分別測定了具有不同大小的透光性部件的多個(gè)發(fā)光二極管的亮度。具體地說，測定從各發(fā)光二極管放射的全部光的強(qiáng)度(功率)的合計(jì)值(全部放射束測定)，換算成以不使用透光性部件的比較例為基準(zhǔn)(100%)的亮度。圖4是示出測定結(jié)果的曲線圖。在圖4中，縱軸表示各發(fā)光二極管的全放射束(mW)、或者亮度(％)。
[0036]如圖4所示，在本實(shí)驗(yàn)中，針對使用透光性部件的5種發(fā)光二極管(實(shí)施例1?5)、和不使用透光性部件的發(fā)光二極管(比較例)，測定了亮度。在實(shí)施例1?5和比較例的全部中使用了相同的發(fā)光芯片。具體地說，使用了在正面和背面的面積(縱X橫)是
0.595mmX0.270mm、厚度(高度)是0.15mm的藍(lán)寶石基板上形成有由GaN半導(dǎo)體層構(gòu)成的發(fā)光層的發(fā)光芯片。藍(lán)寶石基板和透光性部件的粘接使用吸光度足夠小的樹脂制的粘接劑來進(jìn)行。
[0037]在實(shí)施例1中，將正面和背面的面積(縱X橫)是0.7mmX 0.3mm、厚度(高度)是
0.15mm的玻璃基板用作透光性部件。在實(shí)施例2中，將正面和背面的面積是0.7mm X 0.6mm、厚度是0.15mm的玻璃基板用作透光性部件。在實(shí)施例3中，將正面和背面的面積是
0.7mmX 0.9mm、厚度是0.15mm的玻璃基板用作透光性部件。在實(shí)施例4中，將正面和背面的面積是0.7mmX 0.9mm、厚度是0.30mm的玻璃基板用作透光性部件。在實(shí)施例5中，將正面和背面的面積是0.7mmX0.9mm、厚度是0.50mm的玻璃基板用作透光性部件。另外，在實(shí)施例4中，將實(shí)施例3的玻璃基板貼合2塊來構(gòu)成了透光性部件。
[0038]如圖4所示，可確認(rèn)以下傾向:如果在發(fā)光芯片的背面?zhèn)仍O(shè)置透光性部件，則可以提高光的取出效率。并且，如果透光性部件的正面和背面的面積變大，則發(fā)光二極管的亮度提高，如果透光性部件變厚，則發(fā)光二極管的亮度提高。期望的是，透光性部件在對引線框上的安裝沒有影響的范圍內(nèi)形成得大。
[0039]另外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式的記載，能夠進(jìn)行各種變更來實(shí)施。例如，在上述實(shí)施方式中，例示出使用藍(lán)寶石基板和GaN系的半導(dǎo)體材料的發(fā)光芯片，然而晶體生長用的基板和半導(dǎo)體材料不限定于此。另外，為了提高加工性，可以使藍(lán)寶石基板等的晶體生長用的基板變薄，然而晶體生長用的基板不一定要變薄。
[0040]并且，在上述實(shí)施方式中，例示出依次設(shè)置了 η型半導(dǎo)體層、成為發(fā)光層的半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層而成的層疊體122，然而層疊體122的結(jié)構(gòu)不限定于此。層疊體122可以至少構(gòu)成為可通過電子和空穴的再結(jié)合來放出光。此外，上述實(shí)施方式涉及的結(jié)構(gòu)、方法等只要在不脫離本發(fā)明的目的范圍內(nèi)，就可以適當(dāng)變更來實(shí)施。
[0041 ] 本發(fā)明對提高具有形成有發(fā)光層的芯片的發(fā)光二極管的光取出效率是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管，其具有: 芯片，其在正面具有發(fā)光層；和 透光性部件，其使用具有透光性的樹脂粘接在該芯片的背面與引線框之間，且使從該發(fā)光層出射的光透過，其中，該引線框?qū)υ撔酒谋趁孢M(jìn)行支撐固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，該芯片是在藍(lán)寶石基板上層疊由GaN半導(dǎo)體層構(gòu)成的發(fā)光層而成的。
【文檔編號】H01L33/58GK104037313SQ201410074375
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】鈴木稔, 深谷幸太, 岡村卓, 荒川太郎 申請人:株式會社迪思科