JP2001036147A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/52—Encapsulations
- H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄型化が可能でかつ集光性がよくしかも発光
した光を外部に効率よく出力できる発光ダイオードを提
供する。 【解決手段】 凹部を備えたパッケージと、該凹部の底
面に設けられた発光素子と、該凹部を覆いかつ表面が球
状の凸面になるように形成された透光性封止部とを備
え、発光素子から出射された光を透光性封止部によって
集光して出力する発光ダイオードであって、発光素子
を、透光性封止部によって構成される凸レンズの焦点と
透光性封止部の表面との間に設け、凹部の側面を透光性
封止部を介して出射される光を前方に反射させるように
傾斜させた。
した光を外部に効率よく出力できる発光ダイオードを提
供する。 【解決手段】 凹部を備えたパッケージと、該凹部の底
面に設けられた発光素子と、該凹部を覆いかつ表面が球
状の凸面になるように形成された透光性封止部とを備
え、発光素子から出射された光を透光性封止部によって
集光して出力する発光ダイオードであって、発光素子
を、透光性封止部によって構成される凸レンズの焦点と
透光性封止部の表面との間に設け、凹部の側面を透光性
封止部を介して出射される光を前方に反射させるように
傾斜させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード、特
に表面実装型の発光ダイオードに関する。
に表面実装型の発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の表面実装型の発光ダイオードは、
例えば、図５に示すように正の電極板２０２ａと負の電
極板２０２ｂとが一体成形されたパッケージ２０１の凹
部３内に発光素子４が透光性封止部８０によって封止さ
れて構成されている。この図５に示す発光ダイオード
（以下、第１の従来例という。）は、薄型化を目的とし
た表面実装型の発光ダイオードであるために、透光性封
止部８０の表面が平坦でかつその平坦面がパッケージ２
０１の凹部２０３の上面とほぼ一致するように透光性封
止部８０が充填されている。
例えば、図５に示すように正の電極板２０２ａと負の電
極板２０２ｂとが一体成形されたパッケージ２０１の凹
部３内に発光素子４が透光性封止部８０によって封止さ
れて構成されている。この図５に示す発光ダイオード
（以下、第１の従来例という。）は、薄型化を目的とし
た表面実装型の発光ダイオードであるために、透光性封
止部８０の表面が平坦でかつその平坦面がパッケージ２
０１の凹部２０３の上面とほぼ一致するように透光性封
止部８０が充填されている。
【０００３】また、図６は第２の従来例の発光ダイオー
ドの構成を示す断面図であって、この第２の従来例の発
光ダイオードは、透光性封止部８０の表面を球面の凸形
状としてパッケージ２０１の上面から突出させている点
が第１の従来例とは異なり、他の部分は第１の従来例と
同様に構成される。この第２の従来例において、透光性
封止部８０の球面の外表面は、その焦点が発光素子４の
発光点と一致又は発光点の上方に位置するようにその曲
率が設定される。また、その球面は、樹脂で透光性封止
部を形成する場合、キャスティングケース（型）を用い
て所定の球面が形成される。
ドの構成を示す断面図であって、この第２の従来例の発
光ダイオードは、透光性封止部８０の表面を球面の凸形
状としてパッケージ２０１の上面から突出させている点
が第１の従来例とは異なり、他の部分は第１の従来例と
同様に構成される。この第２の従来例において、透光性
封止部８０の球面の外表面は、その焦点が発光素子４の
発光点と一致又は発光点の上方に位置するようにその曲
率が設定される。また、その球面は、樹脂で透光性封止
部を形成する場合、キャスティングケース（型）を用い
て所定の球面が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来例の発光ダイオードは、薄型化が可能であるが、透
光性樹脂の表面で発光素子で発光された光が反射される
等により発生した光を効率よく外部に放出することがで
きないという問題点があった。また、第１の従来例の発
光ダイオードは、透光性樹脂の表面を平坦にしているの
で、集光性が悪いという問題点もあった。また、第２の
従来例の発光ダイオードは、透光性封止部８０の表面を
凸形状として外部への出力効率を向上させることは可能
であるが、薄型にできないという問題点があった。この
ように従来の発光ダイオードにおいて、薄型化と高出力
化とは相反するものであったために、その双方を満足さ
せることができる発光ダイオードはなかった。
従来例の発光ダイオードは、薄型化が可能であるが、透
光性樹脂の表面で発光素子で発光された光が反射される
等により発生した光を効率よく外部に放出することがで
きないという問題点があった。また、第１の従来例の発
光ダイオードは、透光性樹脂の表面を平坦にしているの
で、集光性が悪いという問題点もあった。また、第２の
従来例の発光ダイオードは、透光性封止部８０の表面を
凸形状として外部への出力効率を向上させることは可能
であるが、薄型にできないという問題点があった。この
ように従来の発光ダイオードにおいて、薄型化と高出力
化とは相反するものであったために、その双方を満足さ
せることができる発光ダイオードはなかった。
【０００５】そこで、本発明は薄型化が可能でかつ集光
性がよくしかも発光した光を外部に効率よく出力できる
発光ダイオードを提供することを目的とする。
性がよくしかも発光した光を外部に効率よく出力できる
発光ダイオードを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る発光ダイオードは、凹部を有するパ
ッケージと、該凹部の底面に設けられた発光素子と、該
発光素子を覆いかつ表面が球状の凸面になるように形成
された透光性封止部とを備えた発光ダイオードであっ
て、上記発光素子を、上記透光性封止部によって構成さ
れる凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表面との間に
設け、かつ上記凹部の側面を上記透光性封止部を介して
出射される光を前方に反射させるように傾斜させたこと
を特徴とする。このように構成することにより、本発明
の発光ダイオードは、上記発光素子で発光した光を、上
記透光性封止部の球状の凹面を介してに反射させること
なく外部に出射することができ、かつ上記凹部の側面に
入射した光を該表面で反射させて外部に出射することが
できる。また、上記発光素子を、上記透光性封止部によ
って構成される凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表
面との間に設けるようにしているので、薄型にできる。
めに、本発明に係る発光ダイオードは、凹部を有するパ
ッケージと、該凹部の底面に設けられた発光素子と、該
発光素子を覆いかつ表面が球状の凸面になるように形成
された透光性封止部とを備えた発光ダイオードであっ
て、上記発光素子を、上記透光性封止部によって構成さ
れる凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表面との間に
設け、かつ上記凹部の側面を上記透光性封止部を介して
出射される光を前方に反射させるように傾斜させたこと
を特徴とする。このように構成することにより、本発明
の発光ダイオードは、上記発光素子で発光した光を、上
記透光性封止部の球状の凹面を介してに反射させること
なく外部に出射することができ、かつ上記凹部の側面に
入射した光を該表面で反射させて外部に出射することが
できる。また、上記発光素子を、上記透光性封止部によ
って構成される凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表
面との間に設けるようにしているので、薄型にできる。
【０００７】また、本発明に係る発光ダイオードは、上
記球状の凸面の端が上記凹部の傾斜した側面と上記凹部
の底面との境界に略一致するように上記透光性封止部を
形成することが好ましい。このようにすると、上記発光
素子から水平方向より下方に出射された光を傾斜面で反
射させて外部に出射することができ、さらに外部出力効
率を向上させることができる。
記球状の凸面の端が上記凹部の傾斜した側面と上記凹部
の底面との境界に略一致するように上記透光性封止部を
形成することが好ましい。このようにすると、上記発光
素子から水平方向より下方に出射された光を傾斜面で反
射させて外部に出射することができ、さらに外部出力効
率を向上させることができる。
【０００８】さらに、本発明に係る発光ダイオードは、
上記透光性封止部の凸面の頂点が上記パッケージの上面
より下に位置するように上記透光性封止部が形成されて
いることが好ましく、これによってさらに薄型化が可能
となる。
上記透光性封止部の凸面の頂点が上記パッケージの上面
より下に位置するように上記透光性封止部が形成されて
いることが好ましく、これによってさらに薄型化が可能
となる。
【０００９】また、本発明に係る発光ダイオードでは、
上記パッケージを液晶ポリマー樹脂、PBT（ポリブチレ
ンテレフタレート）樹脂及びセラミックスからなる群か
ら選択される１つを用いて構成することができる。
上記パッケージを液晶ポリマー樹脂、PBT（ポリブチレ
ンテレフタレート）樹脂及びセラミックスからなる群か
ら選択される１つを用いて構成することができる。
【００１０】さらに、本発明に係る発光ダイオードで
は、上記発光素子がフリップチップ実装されていること
が好ましい。
は、上記発光素子がフリップチップ実装されていること
が好ましい。
【００１１】またさらに、本発明に係る発光ダイオード
では、上記発光素子に対する応力を緩和するために、上
記透光性封止部をシリコン樹脂で形成することができ
る。
では、上記発光素子に対する応力を緩和するために、上
記透光性封止部をシリコン樹脂で形成することができ
る。
【００１２】また、本発明に係る発光ダイオードでは、
上記発光素子として窒化物半導体を含んで成る発光ダイ
オードを用いることができる。
上記発光素子として窒化物半導体を含んで成る発光ダイ
オードを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態の発光ダイオードについて説明する。本実
施の形態の発光ダイオードは、図２に示すように、パッ
ケージ１に形成された凹部３に設けられた発光素子４を
透光性封止部８によって封止してなる発光ダイオードで
あって、以下のような各特徴を有する。 （１）透光性封止部８を、その表面が焦点を有する球面
の凸形状となるように、かつその凸形状の表面の頂点が
パッケージ１の上面より低くなるように形成した。 （２）発光素子４を、上記透光性封止部によって構成さ
れる凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表面との間に
位置するように設けた。 （３）凹部３の側面３ａを透光性樹脂を介して出射され
る光が前方に反射されるように傾斜させて形成した。
る実施の形態の発光ダイオードについて説明する。本実
施の形態の発光ダイオードは、図２に示すように、パッ
ケージ１に形成された凹部３に設けられた発光素子４を
透光性封止部８によって封止してなる発光ダイオードで
あって、以下のような各特徴を有する。 （１）透光性封止部８を、その表面が焦点を有する球面
の凸形状となるように、かつその凸形状の表面の頂点が
パッケージ１の上面より低くなるように形成した。 （２）発光素子４を、上記透光性封止部によって構成さ
れる凸レンズの焦点と上記透光性封止部の表面との間に
位置するように設けた。 （３）凹部３の側面３ａを透光性樹脂を介して出射され
る光が前方に反射されるように傾斜させて形成した。
【００１４】すなわち、本実施の形態の発光ダイオード
は、（１）透光性封止部８を、その表面を凸形状としそ
の凸形状の表面の頂点がパッケージ１の上面より低くな
るように、かつ（２）発光素子４を、透光性封止部８の
焦点と透光性封止部８の表面の間に位置するようにかつ
透光性封止部８が凹部３内に収まるように設けることに
より薄型化を実現し、（３）凹部３の側面３ａを傾斜さ
せることにより透光性封止部８を介して出射される光を
その傾斜した側面３ｃで反射させて外部に取り出せるよ
うにし、薄型化及び光の取り出し効率の双方を満足させ
たものである。
は、（１）透光性封止部８を、その表面を凸形状としそ
の凸形状の表面の頂点がパッケージ１の上面より低くな
るように、かつ（２）発光素子４を、透光性封止部８の
焦点と透光性封止部８の表面の間に位置するようにかつ
透光性封止部８が凹部３内に収まるように設けることに
より薄型化を実現し、（３）凹部３の側面３ａを傾斜さ
せることにより透光性封止部８を介して出射される光を
その傾斜した側面３ｃで反射させて外部に取り出せるよ
うにし、薄型化及び光の取り出し効率の双方を満足させ
たものである。
【００１５】以下、図１〜図３を用いて本実施の形態の
発光素子について詳細に説明する。尚、図１は本実施の
形態の発光ダイオードを上方から見た平面図であり、図
２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は
図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。 パッケージ１．パッケージ１は、液晶ポリマー、ＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、セラミックス等
の絶縁性部材よりなりその一部に凹部３が形成されてい
る。このパッケージに使用される上記例示した絶縁性部
材において、液晶ポリマーとＰＢＴ樹脂とを比較する
と、耐熱性は液晶ポリマーが優れており、光反射性はＰ
ＢＴ樹脂が優れている。また、これらの樹脂とセラミッ
クスを比べると放熱性はセラミックスが優れているが、
形状加工の自由度、コストは樹脂の方が優れている。本
実施の形態では、発光ダイオードの使用環境等に応じ
て、各絶縁性部材の中から適したものを選択して用いる
ことができる。
発光素子について詳細に説明する。尚、図１は本実施の
形態の発光ダイオードを上方から見た平面図であり、図
２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は
図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。 パッケージ１．パッケージ１は、液晶ポリマー、ＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、セラミックス等
の絶縁性部材よりなりその一部に凹部３が形成されてい
る。このパッケージに使用される上記例示した絶縁性部
材において、液晶ポリマーとＰＢＴ樹脂とを比較する
と、耐熱性は液晶ポリマーが優れており、光反射性はＰ
ＢＴ樹脂が優れている。また、これらの樹脂とセラミッ
クスを比べると放熱性はセラミックスが優れているが、
形状加工の自由度、コストは樹脂の方が優れている。本
実施の形態では、発光ダイオードの使用環境等に応じ
て、各絶縁性部材の中から適したものを選択して用いる
ことができる。
【００１６】また、パッケージ１に形成された凹部３の
側面の一部は図１及び図２に示すように、凹部が発光ダ
イオードの上方に向かって広がるようにされかつ白色あ
るいは銀白色に着色されて発光素子から出射された光に
対する反射率を高くしている。さらに、本実施の形態で
は、凹部を各々外部接続電極が設けられた方向に長くそ
の一方向に直交する他の方向については短くなるように
形成している。また、その一方向両側の面を傾斜させて
傾斜面を形成している。これによって、外部接続電極２
ａ，２ｂ間には十分なギャップを確保しつつ、その直交
方向は幅を狭くでき、発光ダイオード素子をより小型化
できる。
側面の一部は図１及び図２に示すように、凹部が発光ダ
イオードの上方に向かって広がるようにされかつ白色あ
るいは銀白色に着色されて発光素子から出射された光に
対する反射率を高くしている。さらに、本実施の形態で
は、凹部を各々外部接続電極が設けられた方向に長くそ
の一方向に直交する他の方向については短くなるように
形成している。また、その一方向両側の面を傾斜させて
傾斜面を形成している。これによって、外部接続電極２
ａ，２ｂ間には十分なギャップを確保しつつ、その直交
方向は幅を狭くでき、発光ダイオード素子をより小型化
できる。
【００１７】また、パッケージ１は、凹部３の底面で露
出と外表面にその一部が露出するように設けられた電極
２ａ，２ｂを備え、その凹部３の底面に露出した電極２
ａ，２ｂにそれぞれ発光素子の正負の電極が接続され
る。この電極２ａ，２ｂは樹脂を用いたパッケージで
は、りん青銅等の金属板からなる電極板を例えば一体成
形により形成することができ、セラミックを用いたパッ
ケージではＷやＮｉ等のメタライズ層として形成するこ
とができる。
出と外表面にその一部が露出するように設けられた電極
２ａ，２ｂを備え、その凹部３の底面に露出した電極２
ａ，２ｂにそれぞれ発光素子の正負の電極が接続され
る。この電極２ａ，２ｂは樹脂を用いたパッケージで
は、りん青銅等の金属板からなる電極板を例えば一体成
形により形成することができ、セラミックを用いたパッ
ケージではＷやＮｉ等のメタライズ層として形成するこ
とができる。
【００１８】発光素子４．本実施の形態において、発光
素子４は一方の主面に正電極５ａと負電極５ｂとがいず
れも形成されている発光素子であって、発光素子４はそ
の正電極５ａ及び負電極５ｂをそれぞれパッケージ１の
底面に露出させた電極２ａ，２ｂに対向させてハンダ等
の導電性接着剤により接続することによりパッケージ１
に固定される。
素子４は一方の主面に正電極５ａと負電極５ｂとがいず
れも形成されている発光素子であって、発光素子４はそ
の正電極５ａ及び負電極５ｂをそれぞれパッケージ１の
底面に露出させた電極２ａ，２ｂに対向させてハンダ等
の導電性接着剤により接続することによりパッケージ１
に固定される。
【００１９】透光性封止部８．透光性封止部８はシリコ
ーン、エポキシ、変性アクリル、不飽和ポリエステル等
の透光性樹脂、あるいはガラス等の無機材料で形成さ
れ、発光素子４を保護する機能と、発光素子４から出射
される光を集光するレンズの機能とを併せ持つ封止部で
あり以下のように形成される。すなわち、透光性封止部
８はその外表面（上表面）が１点で焦点を結ぶ球面の凸
形状となるように、かつその凸形状の外表面の頂点がパ
ッケージ１の上面より低くなるように形成する。また、
その外表面により形成される焦点が発光素子４より下に
形成されるように、透光性封止部８の外表面の曲率を比
較的大きく設定する。これによって、発光素子４を透光
性封止部８の球面の表面により形成される凸レンズの焦
点と上記透光性封止部８の外表面との間に位置させるよ
うにできる。
ーン、エポキシ、変性アクリル、不飽和ポリエステル等
の透光性樹脂、あるいはガラス等の無機材料で形成さ
れ、発光素子４を保護する機能と、発光素子４から出射
される光を集光するレンズの機能とを併せ持つ封止部で
あり以下のように形成される。すなわち、透光性封止部
８はその外表面（上表面）が１点で焦点を結ぶ球面の凸
形状となるように、かつその凸形状の外表面の頂点がパ
ッケージ１の上面より低くなるように形成する。また、
その外表面により形成される焦点が発光素子４より下に
形成されるように、透光性封止部８の外表面の曲率を比
較的大きく設定する。これによって、発光素子４を透光
性封止部８の球面の表面により形成される凸レンズの焦
点と上記透光性封止部８の外表面との間に位置させるよ
うにできる。
【００２０】さらに、透光性封止部８の外表面の外周端
部は、凹部３の底面の外周とほぼ一致するように透光性
封止部８を形成している。またさらに、透光性封止部８
はその外表面の中心軸上に発光素子４の発光部中心が位
置するように形成する。上述のような形状の透光性封止
部８は、樹脂を用いる場合は以下のようにして容易に作
製できる。
部は、凹部３の底面の外周とほぼ一致するように透光性
封止部８を形成している。またさらに、透光性封止部８
はその外表面の中心軸上に発光素子４の発光部中心が位
置するように形成する。上述のような形状の透光性封止
部８は、樹脂を用いる場合は以下のようにして容易に作
製できる。
【００２１】まず、パッケージ１の凹部３の側面３ａ
に、フッ素あるいはシリコーン等の封止樹脂をはじく樹
脂薄膜を、塗布あるいは蒸着により形成する。次に、該
凹部３に粘度を所定の値に設定した封止樹脂を、所定量
だけ滴下する。このような方法を用い、封止樹脂をはじ
く樹脂薄膜の厚さ、成分を封止樹脂の濡れ性に応じて適
切に選択して封止樹脂を滴下すると、封止樹脂の表面張
力により、封止樹脂が凹部３の底面をほぼ覆いかつ側壁
に這い上がらないようにでき、所望の凸形状の外表面を
有する透光性封止部８を形成することができる。
に、フッ素あるいはシリコーン等の封止樹脂をはじく樹
脂薄膜を、塗布あるいは蒸着により形成する。次に、該
凹部３に粘度を所定の値に設定した封止樹脂を、所定量
だけ滴下する。このような方法を用い、封止樹脂をはじ
く樹脂薄膜の厚さ、成分を封止樹脂の濡れ性に応じて適
切に選択して封止樹脂を滴下すると、封止樹脂の表面張
力により、封止樹脂が凹部３の底面をほぼ覆いかつ側壁
に這い上がらないようにでき、所望の凸形状の外表面を
有する透光性封止部８を形成することができる。
【００２２】このように、本実施の形態では、透光性封
止部８の外表面の曲率半径が比較的大きくかつ薄いの
で、透光性封止部８は、透光性樹脂を用いてポッティン
グ（単に樹脂を滴下させること）により寸法精度よく形
成することができる。すなわち、本実施の形態では樹脂
の表面張力を利用して滴下する樹脂量を所定の量とする
ことにより透光性封止部８の外表面を所望の曲率半径の
球面とすることができる。従って、第２の従来例のキャ
スティングケースを用いて所定の球面としていた方法に
比較すると、本工程の製造コストを安価にできる。もち
ろん本発明では、一般的な封止法であるキャスティング
ケースの雌型を使って透光性封止部８の表面形状が所定
の形状になるように形成してもよい。尚、透光性封止部
８を形成するための樹脂等の材料は、等方性の屈折率を
有するものが望ましいが、本発明は特にこれに限定され
るものではない。
止部８の外表面の曲率半径が比較的大きくかつ薄いの
で、透光性封止部８は、透光性樹脂を用いてポッティン
グ（単に樹脂を滴下させること）により寸法精度よく形
成することができる。すなわち、本実施の形態では樹脂
の表面張力を利用して滴下する樹脂量を所定の量とする
ことにより透光性封止部８の外表面を所望の曲率半径の
球面とすることができる。従って、第２の従来例のキャ
スティングケースを用いて所定の球面としていた方法に
比較すると、本工程の製造コストを安価にできる。もち
ろん本発明では、一般的な封止法であるキャスティング
ケースの雌型を使って透光性封止部８の表面形状が所定
の形状になるように形成してもよい。尚、透光性封止部
８を形成するための樹脂等の材料は、等方性の屈折率を
有するものが望ましいが、本発明は特にこれに限定され
るものではない。
【００２３】以上のように構成された実施の形態の発光
ダイオードにおいて、透光性封止部８の表面を球面の凸
面としているので、発光素子４から出射された光は、透
光性封止部８の表面に比較的小さな入射角で入射し、全
反射されることなく発光ダイオードの外部に出射され
る。従って、透光性封止部の表面を平坦にした第１の従
来例に比較して、透光性封止部の表面における臨界角反
射で再び透光性封止部内に戻される光の割合を少なくで
き、外部に出射される光量を多くできる。
ダイオードにおいて、透光性封止部８の表面を球面の凸
面としているので、発光素子４から出射された光は、透
光性封止部８の表面に比較的小さな入射角で入射し、全
反射されることなく発光ダイオードの外部に出射され
る。従って、透光性封止部の表面を平坦にした第１の従
来例に比較して、透光性封止部の表面における臨界角反
射で再び透光性封止部内に戻される光の割合を少なくで
き、外部に出射される光量を多くできる。
【００２４】また、本実施の形態の発光ダイオードにお
いては、透光性封止部８の外表面の外周端部を凹部３の
底面の外周とほぼ一致するように透光性封止部８を形成
し、発光素子４の発光出力面である上面より、透光性封
止部８の外表面の外周端部が低くなるようにしている。
これによって、本実施の形態では、発光素子４から下方
に向けて出射された光も有効に上方に取り出すことがで
きる。
いては、透光性封止部８の外表面の外周端部を凹部３の
底面の外周とほぼ一致するように透光性封止部８を形成
し、発光素子４の発光出力面である上面より、透光性封
止部８の外表面の外周端部が低くなるようにしている。
これによって、本実施の形態では、発光素子４から下方
に向けて出射された光も有効に上方に取り出すことがで
きる。
【００２５】すなわち、図４に示すように、例えば、発
光素子４の端部から出射された光Ｌ１は、透光性封止部
８の外表面上の点１０１にその点１０１における法線１
０５に対して入射角θ１で入射する。点１０１に入射し
た光Ｌ１は透過光Ｌ２として法線１０５に対してθ２の
角度で透光性封止部８の外部に出射され、パッケージ１
の凹部３の側面３ａで反射されて、出射光Ｌとして発光
ダイオードの上方に出射される。
光素子４の端部から出射された光Ｌ１は、透光性封止部
８の外表面上の点１０１にその点１０１における法線１
０５に対して入射角θ１で入射する。点１０１に入射し
た光Ｌ１は透過光Ｌ２として法線１０５に対してθ２の
角度で透光性封止部８の外部に出射され、パッケージ１
の凹部３の側面３ａで反射されて、出射光Ｌとして発光
ダイオードの上方に出射される。
【００２６】ここで、出射角θ２は透光性封止部８の屈
折率をｎ１、外部（空間）の屈折率ｎ２とすると、次の
（１）式で表される。 θ２＝ｓｉｎ-1（ｎ２／ｎ１・ｓｉｎθ１）…（１） また、法線１０５と水平方向の成す角度θ３と角度θ２
とが次の（２）式で表される関係があるときは、透光性
封止部８から外部に出力される光は必ず水平より下の方
向を向くことになる。 θ２≧θ３…（２） 従って、（１）式を（２）式に代入することにより得ら
れる次の（３）式を満足するように発光素子から出射さ
れる光は、必ず水平より下の方向を向くことになり、傾
斜した反射側面が存在しないと前方に出射されることは
ない。 ｓｉｎ-1（ｎ２／ｎ１・ｓｉｎθ１）≧θ３…（３）
折率をｎ１、外部（空間）の屈折率ｎ２とすると、次の
（１）式で表される。 θ２＝ｓｉｎ-1（ｎ２／ｎ１・ｓｉｎθ１）…（１） また、法線１０５と水平方向の成す角度θ３と角度θ２
とが次の（２）式で表される関係があるときは、透光性
封止部８から外部に出力される光は必ず水平より下の方
向を向くことになる。 θ２≧θ３…（２） 従って、（１）式を（２）式に代入することにより得ら
れる次の（３）式を満足するように発光素子から出射さ
れる光は、必ず水平より下の方向を向くことになり、傾
斜した反射側面が存在しないと前方に出射されることは
ない。 ｓｉｎ-1（ｎ２／ｎ１・ｓｉｎθ１）≧θ３…（３）
【００２７】しかしながら、本実施の形態では、透光性
封止部８の外表面の外周端部は、凹部３の底面の外周と
ほぼ一致するように透光性封止部８を形成し発光素子４
の発光出力面である上面より、透光性封止部８の外表面
の外周端部が低くなるようにしているので、本実施の形
態では、発光素子４から下方に向けて出射された光も有
効に上方に取り出すことができる。これによって、本実
施の形態の発光ダイオードは、第２の従来例に比較して
さらに効率的に発光素子で発光した光を外部に出射する
ことができる。尚、図４において、１０３の符号を付し
て示す点は焦点であり、１０４の符号を付して示す１点
鎖線は、焦点と透光性封止部の外表面の頂点とを結ぶ透
光性封止部の軸である。
封止部８の外表面の外周端部は、凹部３の底面の外周と
ほぼ一致するように透光性封止部８を形成し発光素子４
の発光出力面である上面より、透光性封止部８の外表面
の外周端部が低くなるようにしているので、本実施の形
態では、発光素子４から下方に向けて出射された光も有
効に上方に取り出すことができる。これによって、本実
施の形態の発光ダイオードは、第２の従来例に比較して
さらに効率的に発光素子で発光した光を外部に出射する
ことができる。尚、図４において、１０３の符号を付し
て示す点は焦点であり、１０４の符号を付して示す１点
鎖線は、焦点と透光性封止部の外表面の頂点とを結ぶ透
光性封止部の軸である。
【００２８】また、以上のように構成された実施の形態
の発光ダイオードは、上述のように、発光素子４で発光
した光を効率良く出射することができる以外に以下のよ
うな優れた特徴を有する。まず第１に、パッケージ１の
凹部３から突出しないように、透光性封止部８を形成し
ているので、第２の従来例に比較して薄型にできる。ま
た第２に、透光性封止部８の凸面である外表面をパッケ
ージ１の上面より低くなるように形成しているので、本
実施の形態の発光ダイオードをマウンター等で実装する
時にノズルで吸着しても、封止樹脂にノズルが直接接触
することがない。従って、硬化後の封止樹脂の表面の硬
度を高くする必要はなく、封止樹脂として柔軟なシリコ
ン樹脂等を採用することができる。このような柔軟な封
止樹脂を用いると、その内部応力を極めて小さくでき、
封止樹脂による応力が発光部電極とパッケージ電極の接
合部に作用して断線させるという不良も防止することが
できる。
の発光ダイオードは、上述のように、発光素子４で発光
した光を効率良く出射することができる以外に以下のよ
うな優れた特徴を有する。まず第１に、パッケージ１の
凹部３から突出しないように、透光性封止部８を形成し
ているので、第２の従来例に比較して薄型にできる。ま
た第２に、透光性封止部８の凸面である外表面をパッケ
ージ１の上面より低くなるように形成しているので、本
実施の形態の発光ダイオードをマウンター等で実装する
時にノズルで吸着しても、封止樹脂にノズルが直接接触
することがない。従って、硬化後の封止樹脂の表面の硬
度を高くする必要はなく、封止樹脂として柔軟なシリコ
ン樹脂等を採用することができる。このような柔軟な封
止樹脂を用いると、その内部応力を極めて小さくでき、
封止樹脂による応力が発光部電極とパッケージ電極の接
合部に作用して断線させるという不良も防止することが
できる。
【００２９】また、本実施の形態では、発光素子４の電
極面を下、すなわちパッケージ１の電極２ａ，２ｂと対
向させて搭載し、ワイヤを使用せずに接続する、いわゆ
るフリップチップ接続で実装した例を示した。このよう
に本発明の構成と該フリップチップ接続を組み合わせれ
ば、接続用のワイヤを無くすことができ、パッケージ１
の凹部３の深さを小さくすることができ、さらに発光ダ
イオードを薄型にできる。尚、本発明は実施の形態とし
て示したフリップチップボンディングの発光ダイオード
に限られるものではなく、ワイヤを用いた接続を用いた
場合でも、ワイャ接続を用いた従来例と比べると、高出
力/薄型発光素子が得られることは言うまでもない。ま
たさらに、実施の形態では１つの発光素子を用いたもの
を例として示したが、本発明は複数の発光素子を凹部に
収納したものにも適用することができ、このようにして
も、実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、凹
部に複数の発光ダイオードチップを搭載することにより
にすることでフルカラーの表面実装型多色発光ダイオー
ドを実現することもできる。
極面を下、すなわちパッケージ１の電極２ａ，２ｂと対
向させて搭載し、ワイヤを使用せずに接続する、いわゆ
るフリップチップ接続で実装した例を示した。このよう
に本発明の構成と該フリップチップ接続を組み合わせれ
ば、接続用のワイヤを無くすことができ、パッケージ１
の凹部３の深さを小さくすることができ、さらに発光ダ
イオードを薄型にできる。尚、本発明は実施の形態とし
て示したフリップチップボンディングの発光ダイオード
に限られるものではなく、ワイヤを用いた接続を用いた
場合でも、ワイャ接続を用いた従来例と比べると、高出
力/薄型発光素子が得られることは言うまでもない。ま
たさらに、実施の形態では１つの発光素子を用いたもの
を例として示したが、本発明は複数の発光素子を凹部に
収納したものにも適用することができ、このようにして
も、実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、凹
部に複数の発光ダイオードチップを搭載することにより
にすることでフルカラーの表面実装型多色発光ダイオー
ドを実現することもできる。
【００３０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る発光ダイオードは、パッケージの凹部に設けられた
発光素子と、該凹部を覆いかつ表面が球状の凸面になる
ように形成された透光性封止部とを備え、上記発光素子
を、上記透光性封止部によって構成される凸レンズの焦
点と上記透光性封止部の表面との間に設け、かつ上記凹
部の側面を上記透光性封止部を介して出射される光を前
方に反射させるように傾斜させているので、上記発光素
子で発光した光を、上記透光性封止部の球状の凹面を介
してに反射させることなく外部に出射することができ、
かつ上記凹部の側面に入射した光を該表面で反射させて
外部に出射することができる。また、上記発光素子を、
上記透光性封止部によって構成される凸レンズの焦点と
上記透光性封止部の表面との間に設けるようにしている
ので、薄型にできる。従って、本発明によれば、薄型化
が可能でかつ集光性がよくしかも発光した光を外部に効
率よく出力できる発光ダイオードを提供することができ
る。
係る発光ダイオードは、パッケージの凹部に設けられた
発光素子と、該凹部を覆いかつ表面が球状の凸面になる
ように形成された透光性封止部とを備え、上記発光素子
を、上記透光性封止部によって構成される凸レンズの焦
点と上記透光性封止部の表面との間に設け、かつ上記凹
部の側面を上記透光性封止部を介して出射される光を前
方に反射させるように傾斜させているので、上記発光素
子で発光した光を、上記透光性封止部の球状の凹面を介
してに反射させることなく外部に出射することができ、
かつ上記凹部の側面に入射した光を該表面で反射させて
外部に出射することができる。また、上記発光素子を、
上記透光性封止部によって構成される凸レンズの焦点と
上記透光性封止部の表面との間に設けるようにしている
ので、薄型にできる。従って、本発明によれば、薄型化
が可能でかつ集光性がよくしかも発光した光を外部に効
率よく出力できる発光ダイオードを提供することができ
る。
【図１】 本発明に係る実施の形態の発光ダイオードの
平面図である。
平面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】 図１のＢ−Ｂ’線についての断面図である。
【図４】 実施の形態の発光ダイオードにおいて、発光
素子から出力された光の経路を説明するための模式図で
ある。
素子から出力された光の経路を説明するための模式図で
ある。
【図５】 第１の従来例の発光ダイオードの断面図であ
る。
る。
【図６】 第２の従来例の発光ダイオードの断面図であ
る。
る。
１…パッケージ、 ２ａ，２ｂ…電極、 ３…凹部、 ３ａ…凹部の側面、 ４…発光素子、 ５ａ…正電極、 ５ｂ…負電極、 ８…透光性封止部。
Claims (7)
- 【請求項１】 凹部を有するパッケージと、該凹部の底
面に設けられた発光素子と、該発光素子を覆いかつ表面
が球状の凸面になるように形成された透光性封止部とを
備えた発光ダイオードであって、 上記発光素子を、上記透光性封止部の球状の凸面の焦点
と上記透光性封止部の表面との間に設け、 かつ上記凹部の側面を上記透光性封止部を介して出射さ
れる光が前方に反射されるように傾斜させたことを特徴
とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 上記球状の凸面の端が上記凹部の傾斜し
た側面と上記凹部の底面との境界に略一致するように上
記透光性封止部を形成した請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項３】 上記透光性封止部の凸面の頂点が上記パ
ッケージの上面より下に位置するように上記透光性封止
部が形成されている請求項１又は２記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項４】 上記パッケージが液晶ポリマー樹脂、PB
T（ポリブチレンテレフタレート）樹脂及びセラミック
スからなる群から選択される１つからなる請求項１〜３
のうちのいずれか１項に記載の発光ダイオード。 - 【請求項５】 上記発光素子がフリップチップ実装され
ている請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の発光
ダイオード。 - 【請求項６】 上記透光性封止部はシリコン樹脂からな
る請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の発光ダイ
オード。 - 【請求項７】 上記発光素子は窒化物半導体を含んで成
る請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の発光ダイ
オード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20764499A JP4625997B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20764499A JP4625997B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001036147A true JP2001036147A (ja) | 2001-02-09 |
| JP4625997B2 JP4625997B2 (ja) | 2011-02-02 |
Family
ID=16543203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20764499A Expired - Lifetime JP4625997B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4625997B2 (ja) |
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