JP2003168828A

JP2003168828A - 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003168828A
Application number: JP2001369418A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sho; 功裕庄
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP4003866B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光色を容易に調整できて歩留が向上し、量
産に適するＬＥＤ及びその製造方法。【解決手段】高熱伝導性のメタルコア材料を、射出成
形あるいはプレス成形によって略立方体形状に成形した
パッケージ１の上面１ａに、円形の底面１ｂと円錐形状
の側面１ｃとを有する凹部１ｄが形成され、その内面は
反射膜で被覆された光反射面となっている。上面１ａか
ら下面１ｅにかけて、パッケージ１を縦に２分するスリ
ット１ｆ、１ｇが形成されており、そこへ絶縁部材２が
充填されている。バンプ付きＬＥＤ素子３が、スリット
１ｆを跨いで底面１ｃにＦＣボンディングされている。
ＬＥＤ素子３と底面１ｂとの隙間には、アンダーフィル
樹脂４が充填されている。ＬＥＤ素子３の少なくとも一
面に、コーティング樹脂５がインクジェット方式により
塗布されている。透明ガラス又は樹脂から成るカバー板
６がパッケージ１上面１ａに接合されて内部を封止して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型発光ダ
イオード（以下ＬＥＤと略記する）及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤはＧａＰやＧａＮ等のＩＩＩ−Ｖ
族の化合物半導体ウエハ上にＰＮ接合を形成し、これに
順方向電流を通じて可視光又は近赤外光の発光を得るも
のであり、近年表示、通信、計測、制御等に広く応用さ
れている。しかし、このような従来のＬＥＤの発光色は
限られた色調のものしか存在しない。そこで、所望のカ
ラー光源を得ようと、ＧａＮ系のＬＥＤにおいて、エポ
キシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂中に蛍光物質や
着色剤を含有させる試みがあった。このような従来のＬ
ＥＤの一例を、図面により説明する。

【０００３】図５は従来のＬＥＤ５０の縦断面図であ
る。５１は両面銅箔張りのＢＴレジン樹脂等より成る配
線基板であり、配線基板５１の両面銅箔部にはメッキレ
ジストをラミネートし、露光現像して配線パターンを形
成し、更にその上に金メッキ等の表面処理を施してあ
る。５２は、上面電極５２ａから側面電極５２ｂを経由
して下面電極５２ｃに至る配線パターンである一方の電
極パターンであり、５３は、同じく上面電極５３ａから
側面電極５３ｂを経由して下面電極５３ｃに至る他方の
電極パターンである。

【０００４】５４は、配線基板５１上に形成されたダイ
パターンである。５５は、上面電極５２ａに一方の電極
を銀ペーストによりダイボンディングしたＧａＮ系の青
色ＬＥＤ素子である。５６はＡｕ線等より成るワイヤで
あり、ワイヤ５６によって、ＬＥＤ素子５５の一方の電
極が上面電極５２ａと、他方の電極が上面電極５３ａと
ワイヤボンディングされている。５７は、ＬＥＤ素子５
５、ＬＥＤ素子５５の接続部及びワイヤ５６等の保護
と、ＬＥＤ素子５５の発光を効果的にすることのために
これらを封止している、透光性のエポキシ樹脂等から成
る封止樹脂である。封止樹脂５７には予め蛍光物質（Ｙ
ＡＧ蛍光体）若しくは着色剤のいずれか一方又は両方を
含有させてある。

【０００５】もし、封止樹脂５７の中に蛍光物質のみを
含有する場合には、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ
素子５５を発して蛍光物質に当たった青色光は黄色に変
化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のま
ま出射することになる。従って出射光は黄色と青色とが
混色となって白色光となる。もし封止樹脂５７の中に着
色剤のみを含有する場合には、ＬＥＤ５０の青色と着色
剤の色調とが混色となった色調の出射光となる。もし、
封止樹脂５７内に蛍光物質及び着色剤を含有させた場合
には、白色光と着色剤の色調の光との混色により所望の
発光色を得ることができるというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなＬＥＤでは、蛍光物質は、封止樹脂よりも比
重が大きいために、樹脂に混入後キュアー炉で樹脂を硬
化させる過程において蛍光物質が沈殿してしまい、樹脂
内に均一に拡散させることができない。また、着色剤の
量を微調整することが難しく、量産上色度や輝度のバラ
ツキが避けられず、色度の選別工程が欠かせなかった。
また、樹脂は硬化しているので色度補正のために着色剤
を追加混入することもできない。したがって所望の色度
のＬＥＤを得るのにコストアップを招くので、これらの
バラツキをいかに少なくしてコストを押さえるかが課題
であった。

【０００７】上記発明は、このような従来の問題を解決
するためになされたものであり、その目的は、歩留が向
上して量産に適するＬＥＤ及びその製造方法を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明の手段は、外部接続端子を有するパッケー
ジ上に発光素子を搭載して封止した表面実装型発光ダイ
オードにおいて、前記パッケージはメタルコア材料より
成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージ
の一面に光反射面を有する凹部が形成されており、前記
一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された
前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が充
填されており、前記凹部には前記スリットを跨いで前記
発光素子が実装されていて、前記凹部はカバー板で封止
されていると共に、前記発光ダイオードは蛍光体若しく
は着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂を塗
布することによって色度補正がなされていることを特徴
とする。

【０００９】また、前記樹脂は、前記発光素子の少なく
とも一面に塗布されていることを特徴とする。

【００１０】また、前記樹脂は、前記カバー板上に塗布
されていることを特徴とする。

【００１１】また、前記発光素子は、ＧａＮ系の発光素
子であることを特徴とする。

【００１２】また、前記発光素子は、Ｉｎ（インジウ
ム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）及びＰ
（燐）元素を含むことを特徴とする。

【００１３】また、前述した目的を達成するための本発
明の他の手段は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記
載の表面実装型ダイオードを製造する方法において、蛍
光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有す
る前記樹脂をインクジェット方式により塗布する工程を
有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態であるＬＥＤの断面図、図２はこのＬＥＤのパッ
ケージの斜視図である。

【００１５】まず、この実施の形態の構成について説明
する。図１において、１０は表面実装型ＬＥＤである。
１は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いＭｇ
系、Ａｌ系、Ｃｕ系等のメタルコア材料を、射出成形あ
るいはプレス成形によって略立方体形状に成形したパッ
ケージである。パッケージ１の上面１ａには円形の底面
１ｂ及び底面１ｂから開口へ向かって拡がる円錐形状の
側面１ｃを有する凹部１ｄが形成されている。凹部１ｄ
の内面は、素子実装面を除いて、蒸着、印刷、あるいは
銀メッキ等のメッキにより形成された反射膜により被覆
されている。

【００１６】パッケージ１の上面１ａから上面１ａと背
中合わせの下面１ｅにかけて、パッケージ１を縦に２分
するように、スリット１ｆ及びスリット１ｆより幅広の
スリット１ｇが形成されている。２はスリット１ｆ及び
スリット１ｇに充填された接着剤等の絶縁部材である。
パッケージ１は、絶縁部材２において２分割されて一対
の電極を構成している。底面１ｂにあるＬＥＤ素子３の
ボンディング部及び下面１ｅの外部接続端子部には、そ
れぞれボンディングに必要な金メッキ等の表面処理が施
されている。

【００１７】３は、予めフリップチップ（ＦＣ）として
形成された発光素子であるＧａＮ系のバンプ付きＬＥＤ
素子であり、前記スリット１ｆを跨いでパッケージ１の
底面１ｂの両電極面にＦＣボンディングにより接合され
ている。４は、ＬＥＤ素子３と底面１ｂとの隙間に充填
され、ボンディング部を被覆しているアンダーフィル樹
脂である。５は、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一
方、又は両方を含有したコーティング樹脂であり、ＬＥ
Ｄ素子３の少なくとも一面に塗布してある。ここで「少
なくとも一面に」というのは、一面に塗布するだけでも
色度調整が行える場合があり得るからである。６は、パ
ッケージ１の上面１ａに接合して内部を封止している透
明ガラス又は透明樹脂から成るシート状又は平板状のカ
バー板である。

【００１８】次に、この実施の形態の作用を説明する。
コーティング樹脂５の中に蛍光物質のみを含有させてあ
る場合には、ＧａＮ系のＬＥＤ素子３を発した青色光
は、コーティング樹脂５の中で蛍光物質に当たって黄色
に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色
のまま出射することになるため、出射光はこれら黄色と
青色との混色により白色光となる。また、コーティング
樹脂５の中に着色剤のみを含有させてある場合には、出
射光はＬＥＤ素子３の青色と着色剤の色調との混色とな
る。更に、コーティング樹脂５内に蛍光物質及び着色剤
を混入させた場合には、白色と着色剤の色調との混色を
帯びた発光を得ることができる。このようにして、所望
の発光色のＬＥＤが得られる。

【００１９】なお、以上の作用によるのであるから、所
望の発光色を得るには、蛍光物質若しくは着色剤のいず
れか一方、又は両方をコーティング樹脂５に含有させれ
ばよいことになる。また、必要に応じて、酸化防止剤や
老化防止剤を適宜混入させてもよい。また、ＬＥＤ素子
３は、ＧａＮ系のものに限定されるものではなく、Ｉｎ
（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウ
ム）及びＰ（燐）の４元素を組み合わせた化合物半導体
から形成されたＬＥＤ素子であってもよく、ＧａＮ系の
青色のＬＥＤ素子の場合と同様の作用で、所望の発光色
を得ることができる。

【００２０】次に、このＬＥＤ１０の製造方法につい
て、中でもコーティング樹脂５を塗布する工程について
説明する。図３において、２０はインクジェット方式に
よりコーティング樹脂５を吐出するノズルである。ま
ず、ＬＥＤ素子３を搭載後のパッケージ１に対して、ア
ンダーフィル樹脂４を注入・充填し、加熱硬化させる。
次に、ノズル２０をＬＥＤ素子３の上面に近接させてコ
ーティング樹脂５を吐出し、加熱硬化させる。次に、カ
バー板６をパッケージ１に接合する。なお、スリット１
ｆ、１ｇ並びにスリット１ｆ、１ｇに絶縁部材２を充填
する方法は、まず、スリット１ｇを底面１ｂに達しない
ように加工する。次に、１ｇへ絶縁部材２を充填し、加
熱硬化させてから、上面１ａからスリット１ｆをスリッ
ト１ｇに達するまで加工する。そして、最後にスリット
１ｆに絶縁部材２を充填硬化させる手順で行う。ＬＥＤ
１０を製造する全体の工程には、多数個取りが可能な集
合状態のパッケージ基板を用いて、バッチ処理による同
時多数個の製造方式を採用することができる。

【００２１】次に、本実施の形態であるＬＥＤ１０の効
果について説明する。凹部１ｄ内面により反射され、必
要な方向である上方への光の取り出し効率（輝度）が向
上する。多数個取りのできる集合基板であるパッケージ
基板を用いて、同時多数個の処理ができるので、製造コ
ストの削減ができる。ＬＥＤ素子３の接合をＦＣボンデ
ィングによって行ったので、耐衝撃性に優れている。吸
湿性があり、熱膨張の大きな封止樹脂を用いないで、線
膨張係数がパッケージ材料と近似したカバー板６を用い
て封止した場合には、耐湿性、耐熱性に優れている。

【００２２】パッケージ１が熱伝導性の高いメタルコア
材料で構成されているので、従来のＬＥＤと比べて遙か
に放熱性に優れており、大電流が必要で、発熱量の大き
い車載用ＬＥＤには最適な構成である。また、射出成形
又はプレス成形といった方法で製造できるので、特殊な
技術や設備を必要としない。

【００２３】コーティング樹脂５を、インクジェット方
式によって塗布するようにしたので、樹脂量の微調整が
可能となり、微妙な色度調整ができるようになった。こ
れにより、従来必要であった色度による選別工程を廃止
できた。

【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図４は本発明の第２の実施の形態であるＬＥ
Ｄ２０の断面図である。図４において、第１の実施の形
態と異なるのはコーティング樹脂５が塗布されている場
所であり、コーティング樹脂５は、カバー板６上に塗布
されている。その他の構成はＬＥＤ１０と同様であるか
ら、同じ構成要素には同じ符号と名称を付与して、説明
を省略する。

【００２５】次に、第２の実施の形態の効果について説
明する。第１の実施の形態の場合と同様な効果の他に、
ＬＥＤ２０のカバー板６を、新たにコーティング樹脂５
を塗布したカバー板６に交換することによって、簡単に
色度の補正ができるようになった。また、同じ製品に対
して、何度も蛍光体又は着色剤を含んだ樹脂を塗布する
ことによって色度調整することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素
子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有
した樹脂で封止した表面実装型発光ＬＥＤにおいて、前
記パッケージはメタルコア材料より成る略立方体形状の
パッケージであって、該パッケージの一面に光反射面を
有する凹部が形成されており、前記一面から前記一面と
背中合わせの面にかけて形成された前記パッケージを縦
に２分するスリットに絶縁部材が充填されており、前記
凹部の底面に前記発光素子が実装されており、前記パッ
ケージはカバー板で封止されており、前記発光ダイオー
ドは蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を
含有する樹脂を塗布したので、ＬＥＤの発光色を所望の
色に変化させることができ、かつ輝度も向上させること
ができる、放熱性に優れ、信頼性の高い表面実装型発光
ＬＥＤを得ることができた。

【００２７】コーティング樹脂を発光素子に塗布するの
に、インクジェット方式を採用したので、樹脂量の微調
整が可能となり、容易に任意の色調の発光を得ることが
できるようになった。また、カバー板にコーティング樹
脂を塗布することにより、一旦完成したＬＥＤの発光色
を変更調整することが容易となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの断面
図である。

【図２】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤのパッ
ケージの斜視図である。

【図３】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの製造
方法を示す断面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤの断面
図である。

【図５】従来のＬＥＤの断面図である。

【符号の説明】

１パッケージ１a 上面１ｂ底面１ｃ光反射面１ｄ凹部１ｅ下面２絶縁部材３ＬＥＤ素子４アンダーフィル樹脂５コーティング樹脂６カバー板１０、２０ＬＥＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部接続端子を有するパッケージ上に発
光素子を搭載して封止した表面実装型発光ダイオードに
おいて、前記パッケージはメタルコア材料より成る略立
方体形状のパッケージであって、該パッケージの一面に
光反射面を有する凹部が形成されており、前記一面から
前記一面と背中合わせの面にかけて形成された前記パッ
ケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が充填されて
おり、前記凹部には前記スリットを跨いで前記発光素子
が実装されていて、前記凹部はカバー板で封止されてい
ると共に、前記発光ダイオードは蛍光体若しくは着色剤
のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂を塗布するこ
とによって色度補正がなされていることを特徴とする表
面実装型発光ダイオード。
【請求項２】前記樹脂は、前記発光素子の少なくとも
一面に塗布されていることを特徴とする請求項１記載の
表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】前記樹脂は、前記カバー板上に塗布され
ていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光
ダイオード。
【請求項４】前記発光素子は、ＧａＮ系の発光素子で
あることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
に記載の表面実装型ダイオード。
【請求項５】前記発光素子は、Ｉｎ（インジウム）、
Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）及びＰ（燐）
元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載の表面実装型ダイオード。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
の表面実装型ダイオードを製造する方法において、蛍光
体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する
前記樹脂をインクジェット方式により塗布する工程を有
することを特徴とする表面実装型発光ダイオードの製造
方法。