JP2005108922A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 LEDチップ搭載用の第1のリードフレーム12に、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面上に、LEDチップ16をダイボンドにより接続固定すると共に、上記LEDチップ16を透光性の外囲器24によって被覆・封止し、さらに、上記外囲器24の外表面に、単位体積当たりの繊維28の表面積が極めて大きい不織布26を構成する繊維28の表面に蛍光体30を被着・担持させて成る蛍光シート32を被覆した発光ダイオード10。
【選択図】 図1
Description
さらに、コーティング材96で被覆された上記LEDチップ93、第1のリードフレーム91の先端部91a及び端子部91bの上端、第2のリードフレーム94の先端部94a及び端子部94bの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部98を有する透光性の外囲器99によって被覆・封止されている。
また、上記第1のリードフレーム91の端子部91b及び第2のリードフレーム94の端子部94bの下端は、外囲器99の下端部を貫通して外部へと導出されている。
しかしながら、上記従来のLED90にあっては、リフレクタ92内に充填したコーティング材96中に蛍光体97を混入していたことから、蛍光体97の量には限界があった。
蛍光物質の量を増大させることができると共に製造容易な発光ダイオード及びその製造方法の実現にある。
図1は、本発明に係る第1の発光ダイオード10を示すものであり、該第1の発光ダイオード10は、発光ダイオードチップ搭載用の第1のリードフレーム12の先端部12aに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ14を形成し、該リフレクタ14の底面にLEDチップ16をAgペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第1のリードフレーム12と、LEDチップ16底面の一方の電極(図示せず)とを電気的に接続している。また、第2のリードフレーム18の先端部18aと、上記LEDチップ16上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ20を介して電気的に接続して成る。
上記LEDチップ16は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、後述する蛍光体を励起させる波長の紫外線や可視光等の光を発光するものである。
尚、上記第1のリードフレーム12、第2のリードフレーム18は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
さらに、第1のリードフレーム12の端子部12b及び第2のリードフレーム18の端子部18bの下端は、上記外囲器24の下端部を貫通して外囲器24外部へと導出されている。
尚、蛍光体30は、図5に示したように、繊維28の表面に緻密な層状態で被着・担持される場合の他、繊維28表面の蛍光体30の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある(図示省略)。
尚、不織布26を構成する繊維28の繊維密度や、不織布の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布26を構成する繊維28の総表面積を任意に増減可能である。
レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は5〜20μm、長さは0.5〜20mm程度である。
尚、長さが50〜100mm程度の長繊維から成る繊維28を用いることも勿論可能である。
紫外線等の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体30として、M2O2S:Eu(Mは、La、Gd、Yの何れか1種)、0.5MgF2・3.5MgO・GeO2:Mn、2MgO・2LiO2・Sb2O3:Mn、Y(P,V)O4:Eu、YVO4:Eu、(SrMg)3(PO4):Sn、Y2O3:Eu、CaSiO3:Pb,Mn等がある。
また、紫外線等の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体30として、BaMg2Al16O27:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、(Ce,Tb,Mn)MgAl11O19、LaPO4:Ce,Tb、(Ce,Tb)MgAl11O19、Y2SiO5:Ce,Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、SrAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu,Dy、Sr4Al14O25:Eu,Dy、Y3Al5O12:Tb、Y3(Al,Ga)5O12:Tb、Y3Al5O12:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce等がある。
更に、紫外線等の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体30として、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、(SrMg)2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Sn、Sr5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb青色蛍光体、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Al、(Sr,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu等がある。
上記赤色発光用の蛍光体30、緑色発光用の蛍光体30、青色発光用の蛍光体30を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
尚、蛍光体30は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維28を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維36で被覆した所定長さの複合繊維38(図6参照)を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維38より成るシート状の集積体(ウェブ)を形成する。
この織布40は、樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の多数の繊維(図示せず)を縒る等して形成した繊維の集合体より成る紐42を、略格子状に織り込むと共に、該織布40を構成する紐42の表面に蛍光体30を担持させることにより形成されている(図8)。この織布40は、紐42間に多数の空隙44が形成されている。
図7においては、蛍光シート32の底面に上記織布40を接合した場合が示されているが、蛍光シート32の上面に上記織布40を接合したり、或いは、蛍光シート32の外面を上記織布40で被覆した状態で接合しても良い。
また、上記した複合繊維38を用いて第1の発光ダイオード10を製造する場合においては、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、高融点材料より成る繊維28の交差部分を接着することにより不織布26を形成すると共に、粒子状の蛍光体30を溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、不織布26を構成する繊維28の表面に接着・担持させ、更に、蛍光シート32の底面を、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、外囲器24の外表面に接着すると共に、上記織布40を、溶融した低融点材料より成る繊維36を介して、蛍光シート32の上面に接合すれば良い。
各LEDチップ54上面の一方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン(図示せず)を介して、一方の外部電極56aに接続されると共に、各LEDチップ54上面の他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ58及び基板52表面に形成された配線パターン(図示せず)を介して、他方の外部電極56bに接続されている。
また、LEDチップ54の配置された基板52表面は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等より成り、蛍光体30を励起させる波長の紫外線や可視光等の光を透過させる略直方体形状の透光性の外囲器60によって被覆・封止されている。
さらに、上記外囲器60の外表面には、不織布26を構成する繊維28の表面に、蛍光体30を被着・担持させた上記蛍光シート32が被覆されている。
また、上記第1のリードフレーム12の端子部12b及び第2のリードフレーム18の端子部18bの下端は、上記外囲器72の封止部72aを貫通して外部へと導出されている。
さらに、上記外囲器72内には、不織布26を構成する繊維28の表面に、蛍光体30を被着・担持させた上記蛍光シート32が、上記LEDチップ16の上方に配置されるように封入されている。
先ず、第1のリードフレーム12の先端部12aに形成したリフレクタ14の底面上に、LEDチップ16をAgペースト等を介してダイボンドした後、ボンディングワイヤ20を介して第2のリードフレーム18の先端部18aとLEDチップ16とを接続する。
次に、第1のリードフレーム12及び第2のリードフレーム18の端子部12b,18b中途部に溶融したガラスを付着させてガラスビーズ74を形成する(図11参照)。この結果、第1のリードフレーム12の端子部12bと第2のリードフレーム18の端子部18bとが、ガラスビーズ74によって結束される。
次に、ガラス管76内に、上記ガラスビーズ74を形成した第1のリードフレーム12及び第2のリードフレーム18を開口部から挿入する。
次に、ガラス管76表面におけるガラスビーズ74に対応する部分をバーナ78で加熱溶融させ、ガラス管76とガラスビーズ74とを融着させる。この結果、ガラス管76の開口部が気密に封止され、上記外囲器72が形成される。
最後に、ガラス管76、第1のリードフレーム12及び第2のリードフレーム18の端子部12b,18bの余計な部分を切除すれば、上記第3の発光ダイオード70が完成する。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、粒子状の蛍光体を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、蛍光体30が練り混まれた多数の繊維を形成し、斯かる蛍光体30が練り混まれた多数の繊維を用いて不織布26を形成すれば良い。
蛍光ガラスは、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体であり、また、蛍光樹脂は、エポキシ樹脂等の樹脂材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。これら蛍光ガラスや蛍光樹脂を粒子状と成し、不織布26を構成する繊維28の表面に被着・担持させることにより、上記蛍光シート32を形成することができる。
以下において、ゾルゲル法によって、蛍光ガラスより成る蛍光繊維の形成方法を説明する。蛍光ガラスは、上記の通り、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。ガラス材料としては、例えば、酸化物ガラス、珪酸系ガラス、フツ燐酸塩系ガラス等を用いることができる。また蛍光材料としては、例えば、希土類元素の2価及び3価のEu、Tb、Sm等、或いは、Mn、Zn等を単体或いは複数組み合わせて用いることができる。蛍光材料を構成するこれら元素の原子は、通常陽イオン状態となっており、紫外光等の光の照射を受けて励起され、イオン固有の色の可視光を発光するものである。
先ず、SiO2、ZnO、Y2O3等の金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の金属有機化合物と、該金属有機化合物の加水分解のための水と、メタノール、DMF(ヂメチルフォルムアミド)等の溶媒と、アンモニア等、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応の調整剤と、希土類元素の2価及び3価のEu、Tb、Sm等の蛍光材料(発光中心)とを調合し、均質で透明な溶液状態の蛍光ガラス材料を作製する。
次に、粘性ゾル状の蛍光ガラス材料を延伸した後、800℃〜1000℃の温度で加熱・焼成して、蛍光ガラス材料の重合を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い蛍光繊維を形成し、この蛍光繊維を、所定の長さに切断すれば、蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を形成することができる。
斯かる蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を用いて不織布26を形成すれば、蛍光シート32が完成する。
16 LEDチップ
24 外囲器
26 不織布
28 繊維
30 蛍光体
32 蛍光シート
38 複合繊維
40 織布
50 第2の発光ダイオード
54 LEDチップ
60 外囲器
70 第3の発光ダイオード
72 外囲器
Claims (3)
- 蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するLEDチップと、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートとを備えたことを特徴とする発光ダイオード。
- 多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を、上記蛍光シートの外面に接合したことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード。
- 蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を励起させる波長の光を放射するLEDチップと、該LEDチップを封止する透光性の外囲器とを備え、上記外囲器の外表面に、不織布を構成する繊維に蛍光物質を担持させた蛍光シートを被覆して成る発光ダイオードの製造方法であって、
高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維より成るシート状の集積体を形成する工程と、
上記複合繊維より成るシート状の集積体を、外囲器の外表面に被覆する工程と、
上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、上記不織布を形成すると共に、粒子状の蛍光物質を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着して上記蛍光シートを形成し、更に、蛍光シートを、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、外囲器の外表面に接着する工程と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
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