JP2001217463A - Ｌｅｄ発光素子及びその製造方法 - Google Patents
Ｌｅｄ発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＥＤ発光素子の特性の均一化を図ること。
【構成】 ＬＥＤチップ１と、先端に前記ＬＥＤチップ
１を配置するためのカップ４を備える第１のリード２
と、前記第１のリード２に近接配置した第２のリード３
と、前記第１のリード２及び第２のリード３の先端を覆
う第１の樹脂８と、前記第１の樹脂８を覆う第２の樹脂
１１を備え、前記第１の樹脂８に前記ＬＥＤチップ１か
ら出力される光の波長を変換して出力する波長変換材９
を混入するとともに、前記波長変換材９をその密度が前
記第１の樹脂８の下方領域よりも上方領域が大きくなる
ように配置したことを特徴とするＬＥＤ発光素子。
１を配置するためのカップ４を備える第１のリード２
と、前記第１のリード２に近接配置した第２のリード３
と、前記第１のリード２及び第２のリード３の先端を覆
う第１の樹脂８と、前記第１の樹脂８を覆う第２の樹脂
１１を備え、前記第１の樹脂８に前記ＬＥＤチップ１か
ら出力される光の波長を変換して出力する波長変換材９
を混入するとともに、前記波長変換材９をその密度が前
記第１の樹脂８の下方領域よりも上方領域が大きくなる
ように配置したことを特徴とするＬＥＤ発光素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＬＥＤチップとその光を
波長変換して出力する波長変換材を組み合わせたＬＥＤ
発光素子、及びその製造方法に関する。
波長変換して出力する波長変換材を組み合わせたＬＥＤ
発光素子、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤチップを封止するための樹脂内に
蛍光体等の波長変換材を混入し、ＬＥＤチップの発する
色とは異なる色を発光することができるＬＥＤ発光素子
が提案されている（例えば、特許第２９２７２７９号公
報参照）。この種の発光素子は、リードの先端に形成さ
れたカップ内にＬＥＤチップを配置し、波長変換材を混
入した樹脂を前記カップ内に配置している。そしてカッ
プ内にＬＥＤチップと前記波長変換材入りの樹脂を配置
した後に、これらを覆うようにＬＥＤランプの外形を形
成するモールド用の樹脂を形成している。
蛍光体等の波長変換材を混入し、ＬＥＤチップの発する
色とは異なる色を発光することができるＬＥＤ発光素子
が提案されている（例えば、特許第２９２７２７９号公
報参照）。この種の発光素子は、リードの先端に形成さ
れたカップ内にＬＥＤチップを配置し、波長変換材を混
入した樹脂を前記カップ内に配置している。そしてカッ
プ内にＬＥＤチップと前記波長変換材入りの樹脂を配置
した後に、これらを覆うようにＬＥＤランプの外形を形
成するモールド用の樹脂を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】波長変換材入りの樹脂
をカップ内に充填する従来の構造は、カップ内に充填す
る樹脂量がごく微量であるため、充填樹脂量の変動割合
が大きくなりやすい。それに伴って樹脂に含まれる波長
変換材の変動割合も大きくなりやすい。波長変換材の割
合が変動すると、ＬＥＤチップからの光と波長変換後の
光のバランスが崩れて色調に変動が生じるので、ＬＥＤ
発光素子の特性を均一に保つことができなくなるという
問題が有る。また、配線用のワイヤボンド線が外部に露
出したままとなるため、組立て時の取り扱いに十分注意
を払う必要が有る。
をカップ内に充填する従来の構造は、カップ内に充填す
る樹脂量がごく微量であるため、充填樹脂量の変動割合
が大きくなりやすい。それに伴って樹脂に含まれる波長
変換材の変動割合も大きくなりやすい。波長変換材の割
合が変動すると、ＬＥＤチップからの光と波長変換後の
光のバランスが崩れて色調に変動が生じるので、ＬＥＤ
発光素子の特性を均一に保つことができなくなるという
問題が有る。また、配線用のワイヤボンド線が外部に露
出したままとなるため、組立て時の取り扱いに十分注意
を払う必要が有る。
【０００４】そこで本発明は、上記の点を考慮し、ＬＥ
Ｄ発光素子の特性の均一化を図ることを課題の１つとす
る。また、組立作業性を良好に維持することを課題の１
つとする。
Ｄ発光素子の特性の均一化を図ることを課題の１つとす
る。また、組立作業性を良好に維持することを課題の１
つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＬＥＤ発光素子
は請求項１に記載のように、ＬＥＤチップと、先端に前
記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１の
リードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリー
ドと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う
第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備
え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される
光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとと
もに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下
方領域よりも上方領域が大きくなるように配置したこと
を特徴とする。
は請求項１に記載のように、ＬＥＤチップと、先端に前
記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１の
リードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリー
ドと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う
第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備
え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される
光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとと
もに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下
方領域よりも上方領域が大きくなるように配置したこと
を特徴とする。
【０００６】本発明のＬＥＤ発光素子は請求項２に記載
のように、前記第1の樹脂は、天面に前記波長変換材を
有しているとともに天面の周囲が下向きに傾斜している
ことを特徴とする。
のように、前記第1の樹脂は、天面に前記波長変換材を
有しているとともに天面の周囲が下向きに傾斜している
ことを特徴とする。
【０００７】本発明のＬＥＤ発光素子は請求項３に記載
のように、前記第1の樹脂と第2の樹脂の境界部分に両者
の密着性を阻害する層を配置していることを特徴とす
る。
のように、前記第1の樹脂と第2の樹脂の境界部分に両者
の密着性を阻害する層を配置していることを特徴とす
る。
【０００８】本発明のＬＥＤ発光素子の製造方法は請求
項４に記載のように、先端にＬＥＤチップを配置した第
１のリード及び前記ＬＥＤチップに配線が施された第２
のリードを用意する工程と、前記ＬＥＤチップの光を波
長変換する材料が混入された第１の樹脂を小型の第１の
ケース内に配置する工程と、前記第１の樹脂内に上下反
転させた前記第１、第２のリードの先端を挿入した状態
で第１の樹脂を硬化させる工程と、第２の樹脂を前記ケ
ースよりも大型の第２のケース内に配置する工程と、前
記第2の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリー
ドの先端を前記第１の樹脂が形成された状態のまま挿入
して第２の樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴
とする。
項４に記載のように、先端にＬＥＤチップを配置した第
１のリード及び前記ＬＥＤチップに配線が施された第２
のリードを用意する工程と、前記ＬＥＤチップの光を波
長変換する材料が混入された第１の樹脂を小型の第１の
ケース内に配置する工程と、前記第１の樹脂内に上下反
転させた前記第１、第２のリードの先端を挿入した状態
で第１の樹脂を硬化させる工程と、第２の樹脂を前記ケ
ースよりも大型の第２のケース内に配置する工程と、前
記第2の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリー
ドの先端を前記第１の樹脂が形成された状態のまま挿入
して第２の樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴
とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のＬＥＤ発光素子
の一実施例を示す断面図、図２（ａ）〜（ｅ）は、本発
明のＬＥＤ発光素子の製造方法を説明するための工程を
示す断面図である。以下本発明の実施例について、図２
を参照して説明する。
の一実施例を示す断面図、図２（ａ）〜（ｅ）は、本発
明のＬＥＤ発光素子の製造方法を説明するための工程を
示す断面図である。以下本発明の実施例について、図２
を参照して説明する。
【００１０】図２（ａ）に示すように、先端にＬＥＤチ
ップ１を配置した第１のリード２及び前記ＬＥＤチップ
１に配線が施された第２のリード３を用意する。第１の
リード２の先端にはカップ４が一体に形成され、カップ
４の底面にＬＥＤチップ１が接着剤によって固定されて
いる。ＬＥＤチップ１は、中心波長が４００〜５００ｎ
ｍの光を発するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップで、その配
線には金線からなるワイヤボンド線５，６を用いてい
る。第1、第2のリード２，３は、図示しない部分で互い
に連結されていて一対のリードを構成している。
ップ１を配置した第１のリード２及び前記ＬＥＤチップ
１に配線が施された第２のリード３を用意する。第１の
リード２の先端にはカップ４が一体に形成され、カップ
４の底面にＬＥＤチップ１が接着剤によって固定されて
いる。ＬＥＤチップ１は、中心波長が４００〜５００ｎ
ｍの光を発するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップで、その配
線には金線からなるワイヤボンド線５，６を用いてい
る。第1、第2のリード２，３は、図示しない部分で互い
に連結されていて一対のリードを構成している。
【００１１】リードに対するＬＥＤチップ１の配置なら
びに配線の工程が終わると、次に、図2（ｂ）（ｃ）に
示すように、第1の樹脂の形成工程が実行される。この
工程に際して、キャスティング用の小型の第1のケース
７に第1の樹脂８が注入される。この第1の樹脂８は、エ
ポキシ樹脂などの透光性樹脂の中に、ＹＡＧ系の蛍光体
等の波長変換材９を混入したもので、注入後の時間経過
と共に波長変換材９が自重によってケース７の底に沈降
して堆積する。波長変換材９がある程度沈降して、波長
変換材の高密度層と低密度層が分離した状態になった後
で、前記チップ１付きのリードを上下反転させケース７
内の樹脂８に挿入する。
びに配線の工程が終わると、次に、図2（ｂ）（ｃ）に
示すように、第1の樹脂の形成工程が実行される。この
工程に際して、キャスティング用の小型の第1のケース
７に第1の樹脂８が注入される。この第1の樹脂８は、エ
ポキシ樹脂などの透光性樹脂の中に、ＹＡＧ系の蛍光体
等の波長変換材９を混入したもので、注入後の時間経過
と共に波長変換材９が自重によってケース７の底に沈降
して堆積する。波長変換材９がある程度沈降して、波長
変換材の高密度層と低密度層が分離した状態になった後
で、前記チップ１付きのリードを上下反転させケース７
内の樹脂８に挿入する。
【００１２】ケース７に注入する第1の樹脂８は、波長
変換材９の密度が高い層と低い層を別々の樹脂を注入す
ることによっても形成することができ、例えば波長変換
材９入りの透光性樹脂を最初に注入後に波長変換材９を
含まない透光性樹脂をその上に注入することで形成する
こともできる。
変換材９の密度が高い層と低い層を別々の樹脂を注入す
ることによっても形成することができ、例えば波長変換
材９入りの透光性樹脂を最初に注入後に波長変換材９を
含まない透光性樹脂をその上に注入することで形成する
こともできる。
【００１３】リード２，３をケース７の樹脂８に挿入す
る時、リード２の先端のカップ４部分に空気が残留する
恐れがある場合は、事前にカップ４内に樹脂を充填させ
ておくのが空気の残留を防ぐ上で有効である。カップ４
に充填する樹脂としては、第1の樹脂８と同様に波長変
換材９を含む透光性樹脂を用いても良いし、波長変換材
を含まない透光性樹脂を用いても良い。実験によれば、
波長変換材を含まない透光性樹脂（第1の樹脂８のベー
スとなる透光性樹脂）を事前にカップに充填しておくの
が、色むらを防ぐ上で有効であった。
る時、リード２の先端のカップ４部分に空気が残留する
恐れがある場合は、事前にカップ４内に樹脂を充填させ
ておくのが空気の残留を防ぐ上で有効である。カップ４
に充填する樹脂としては、第1の樹脂８と同様に波長変
換材９を含む透光性樹脂を用いても良いし、波長変換材
を含まない透光性樹脂を用いても良い。実験によれば、
波長変換材を含まない透光性樹脂（第1の樹脂８のベー
スとなる透光性樹脂）を事前にカップに充填しておくの
が、色むらを防ぐ上で有効であった。
【００１４】図2（ｃ）に示すように、リード２，３の
先端をケース７内の樹脂８に挿入した状態を保ちながら
加熱することにより、樹脂８の熱硬化の工程を実行す
る。樹脂８の熱硬化が終わると、ケース７からの取り外
しを行なう。ここで、ケース７の内側に、シリコンオイ
ル等の剥離剤を予め塗布しておくことにより、リードの
先端に形成された第1樹脂８の取り外しを容易に行なう
ことができる。また、配線用のワイヤボンド線５，６が
第1の樹脂８によって覆われて確実に保護されるので、
その後の取り扱いが容易になる。
先端をケース７内の樹脂８に挿入した状態を保ちながら
加熱することにより、樹脂８の熱硬化の工程を実行す
る。樹脂８の熱硬化が終わると、ケース７からの取り外
しを行なう。ここで、ケース７の内側に、シリコンオイ
ル等の剥離剤を予め塗布しておくことにより、リードの
先端に形成された第1樹脂８の取り外しを容易に行なう
ことができる。また、配線用のワイヤボンド線５，６が
第1の樹脂８によって覆われて確実に保護されるので、
その後の取り扱いが容易になる。
【００１５】第1の樹脂８内の波長変換材９は、その密
度が前記第１の樹脂８の下方領域よりも上方領域が大き
くなるように配置される。すなわち、ケース７の底に沈
降していた波長変換材９は、カップ４の天面を覆うよう
に、第1の樹脂８の天面１０となる部分に位置する。第1
の樹脂８の天面１０は、その周囲部分がＬＥＤチップ１
と同程度の高さ位置となるように、下側に向けて傾斜し
ている。この傾斜は、ケース７の内面形状を天面１０の
外形と相応して予め設定しておくことにより形成され
る。
度が前記第１の樹脂８の下方領域よりも上方領域が大き
くなるように配置される。すなわち、ケース７の底に沈
降していた波長変換材９は、カップ４の天面を覆うよう
に、第1の樹脂８の天面１０となる部分に位置する。第1
の樹脂８の天面１０は、その周囲部分がＬＥＤチップ１
と同程度の高さ位置となるように、下側に向けて傾斜し
ている。この傾斜は、ケース７の内面形状を天面１０の
外形と相応して予め設定しておくことにより形成され
る。
【００１６】次に、図2（ｄ）に示すように、第２の樹
脂１１の形成工程が実行される。この工程に際して、キ
ャスティング用の大型の第2のケース１２に第２の樹脂
１１が注入される。この第２の樹脂１１は、エポキシな
どの透光性樹脂が用いられる。第1の樹脂８のように波
長変換材は混入していない。そして、第1の樹脂８が先
端に形成された前記リード２，３を上下反転させ、第２
の樹脂１１内に第1の樹脂８が完全に埋まる位置までケ
ース１０内に挿入する。そして、図2（ｅ）に示すよう
に、この状態を保って加熱し、第2の樹脂１１の熱硬化
を行なう。尚、第1の樹脂８に付着している剥離剤は除
去しないので、周囲に剥離剤が付着した状態の第1の樹
脂８を第2の樹脂１１内に挿入している。
脂１１の形成工程が実行される。この工程に際して、キ
ャスティング用の大型の第2のケース１２に第２の樹脂
１１が注入される。この第２の樹脂１１は、エポキシな
どの透光性樹脂が用いられる。第1の樹脂８のように波
長変換材は混入していない。そして、第1の樹脂８が先
端に形成された前記リード２，３を上下反転させ、第２
の樹脂１１内に第1の樹脂８が完全に埋まる位置までケ
ース１０内に挿入する。そして、図2（ｅ）に示すよう
に、この状態を保って加熱し、第2の樹脂１１の熱硬化
を行なう。尚、第1の樹脂８に付着している剥離剤は除
去しないので、周囲に剥離剤が付着した状態の第1の樹
脂８を第2の樹脂１１内に挿入している。
【００１７】第2の樹脂１１の硬化が終わると、ケース
１２からの抜き取り工程を行ない、リード２，３の連結
部材（図示せず）を取り去ることにより、図1に示すよ
うなＬＥＤ発光素子が完成する。そして、リード２，３
に所定の電圧を加えると、ＬＥＤチップ１が発光する。
この光の一部は、波長変換材９に吸収された後、例えば
黄色の光に波長変換されて出力される。この波長変換さ
れた光と波長変換される前の光が混色されて、例えば白
色の光として観察される。
１２からの抜き取り工程を行ない、リード２，３の連結
部材（図示せず）を取り去ることにより、図1に示すよ
うなＬＥＤ発光素子が完成する。そして、リード２，３
に所定の電圧を加えると、ＬＥＤチップ１が発光する。
この光の一部は、波長変換材９に吸収された後、例えば
黄色の光に波長変換されて出力される。この波長変換さ
れた光と波長変換される前の光が混色されて、例えば白
色の光として観察される。
【００１８】上記のように、カップ４に比べて非常に大
きな容積を持つ第1のケース７に波長変換材９入りの樹
脂８を注入するので、カップ４に波長変換材入りの樹脂
注入する場合に比べて、注入樹脂の変動割合を減少さ
せ、それに伴い、その樹脂に含まれる波長変換材９の変
動割合も低減することができる。その結果、波長変換材
９によるＬＥＤチップの光の波長変換を安定して行な
い、色むらの発生を防止することができる。
きな容積を持つ第1のケース７に波長変換材９入りの樹
脂８を注入するので、カップ４に波長変換材入りの樹脂
注入する場合に比べて、注入樹脂の変動割合を減少さ
せ、それに伴い、その樹脂に含まれる波長変換材９の変
動割合も低減することができる。その結果、波長変換材
９によるＬＥＤチップの光の波長変換を安定して行な
い、色むらの発生を防止することができる。
【００１９】波長変換材の高密度な層９は、カップ４の
上面を覆うように配置されるが、その間に若干の隙間が
生じることも有る。しかしながら、第1の樹脂８の天面
１０周囲に下向きの傾斜を形成して、この傾斜部分に高
密度な層９を配置しているので、上記隙間からの漏れ光
をこの傾斜部分で確実に捕捉することができる。
上面を覆うように配置されるが、その間に若干の隙間が
生じることも有る。しかしながら、第1の樹脂８の天面
１０周囲に下向きの傾斜を形成して、この傾斜部分に高
密度な層９を配置しているので、上記隙間からの漏れ光
をこの傾斜部分で確実に捕捉することができる。
【００２０】また一般的に、リード２，３とその周囲の
樹脂の熱膨張率差に起因する応力がＬＥＤチップ１周辺
に加わりやすいが、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に
第1の樹脂８の剥離剤からなり、両者の密着を阻害する
層が介在しているので、上記応力を低減することができ
る。すなわち、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に位置
する剥離剤が、第1、第2の樹脂８，１１間の応力を分断
するような緩衝材として機能し、リード２，３との間に
生じる応力を第1の樹脂８のみに起因する程度の大きさ
に低減することができる。その結果、発光素子の応力劣
化を抑制することができる。
樹脂の熱膨張率差に起因する応力がＬＥＤチップ１周辺
に加わりやすいが、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に
第1の樹脂８の剥離剤からなり、両者の密着を阻害する
層が介在しているので、上記応力を低減することができ
る。すなわち、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に位置
する剥離剤が、第1、第2の樹脂８，１１間の応力を分断
するような緩衝材として機能し、リード２，３との間に
生じる応力を第1の樹脂８のみに起因する程度の大きさ
に低減することができる。その結果、発光素子の応力劣
化を抑制することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発光特性
の揃ったＬＥＤ発光素子を提供することができる。ま
た、ＬＥＤ発光素子の組立作業性を高めることができ
る。
の揃ったＬＥＤ発光素子を提供することができる。ま
た、ＬＥＤ発光素子の組立作業性を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の発光素子の製造方法
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ ＬＥＤチップ ２ リード ３ リード ４ カップ ８ 第1の樹脂 ９ 波長変換材 １１ 第2の樹脂
Claims (4)
- 【請求項１】 ＬＥＤチップと、先端に前記ＬＥＤチッ
プを配置するためのカップを備える第１のリードと、前
記第１のリードに近接配置した第２のリードと、前記第
１のリード及び第２のリードの先端を覆う第１の樹脂
と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備え、前記第１
の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される光の波長を変
換して出力する波長変換材を混入するとともに、前記波
長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下方領域よりも
上方領域が大きくなるように配置したことを特徴とする
ＬＥＤ発光素子。 - 【請求項２】 前記第1の樹脂は、天面に前記波長変換
材を有しているとともに天面の周囲が下向きに傾斜して
いることを特徴とする請求項1記載のＬＥＤ発光素子。 - 【請求項３】 前記第1の樹脂と第2の樹脂の境界部分に
両者の密着性を阻害する層を配置していることを特徴と
する請求項1記載のＬＥＤ発光素子。 - 【請求項４】 先端にＬＥＤチップを配置した第１のリ
ード及び前記ＬＥＤチップに配線が施された第２のリー
ドを用意する工程と、前記ＬＥＤチップの光を波長変換
する材料が混入された第１の樹脂を小型の第１のケース
内に配置する工程と、前記第１の樹脂内に上下反転させ
た前記第１、第２のリードの先端を挿入した状態で第１
の樹脂を硬化させる工程と、第２の樹脂を前記ケースよ
りも大型の第２のケース内に配置する工程と、前記第2
の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリードの先
端を前記第１の樹脂が形成された状態のまま挿入して第
２の樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴とする
ＬＥＤ発光素子の製造方法。
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| JP2000021196A JP3957438B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | Ｌｅｄ発光素子及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH065928A (ja) * | 1992-06-18 | 1994-01-14 | Rohm Co Ltd | 樹脂封止型電子部品 |
| JPH098357A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Rohm Co Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
| JPH1187778A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-03-30 | Toshiba Corp | 半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000021196A patent/JP3957438B2/ja not_active Expired - Fee Related
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