JP2008198831A - Light-emitting diode unit and method of manufacturing light-emitting diode unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対の金属基板上に上下電極型発光ダイオードが設けられている発光ダイオードユニットおよび発光ダイオードユニットの製造方法に関するものである。特に、本発明は、前記上下電極型発光ダイオードに大きな電流を流すことができ、その時に発生した熱の放熱、あるいは前記熱による金属部材の熱応力による伸縮等を考慮した発光ダイオードユニットおよび発光ダイオードユニットの製造方法に関するものである。また、本発明は、金線をワイヤーボンディングで接続する代わりに金属板状部材からなる導電性接続部材と共晶ハンダで接続することにより、振動または熱による発光層の損傷を防止することができる上下電極型発光ダイオードからなる発光ダイオードユニットおよび発光ダイオードユニットの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light emitting diode unit in which upper and lower electrode type light emitting diodes are provided on a pair of metal substrates, and a method for manufacturing the light emitting diode unit. In particular, the present invention provides a light emitting diode unit and a light emitting diode capable of flowing a large current through the upper and lower electrode type light emitting diodes and taking into account heat dissipation generated at that time or expansion and contraction due to thermal stress of the metal member due to the heat. The present invention relates to a unit manufacturing method. Further, the present invention can prevent damage to the light emitting layer due to vibration or heat by connecting a gold wire with a conductive connecting member made of a metal plate-like member instead of connecting by wire bonding with eutectic solder. The present invention relates to a light emitting diode unit composed of upper and lower electrode type light emitting diodes and a method for manufacturing the light emitting diode unit.
特開2006−324331号公報に記載されている発光ダイオードの製造方法は、凹凸加工を施したサファイア基板上にGaN層を成長させた後にエッチバックを行うことにより前記凹部の底部にのみGaN層を残している。
前記公報に記載されているGaN系発光ダイオードは、発光ダイオードユニットとして使用した場合の問題点を解決したものではない。また、上下電極型発光ダイオードは、発光効率が良く、照度の高いものが得られるようになって来た。しかし、前記上下電極型発光ダイオードは、照明に使用すると、上部電極が金線で配線されており、多くの電流を流すと発熱による熱応力で配線が断線したり、上部電極と金線との間の接続抵抗により、上下電極型発光ダイオードに焼けが発生するという問題があった。また、スリットを備えた金属基板に取り付けられた発光ダイオードは、透明樹脂で封止され、前記透明樹脂で強度を持たせるために、硬度の高いものが使用されている。しかし、前記硬度の高い封止材料は、発光ダイオードから発生する熱応力が大きいという問題があった。前記熱応力は、発光ダイオードに電力を供給する配線を断線させる恐れがあった。 The GaN-based light emitting diode described in the above publication does not solve the problems when used as a light emitting diode unit. In addition, the upper and lower electrode type light emitting diodes have good luminous efficiency and high illuminance. However, when the upper and lower electrode type light emitting diodes are used for illumination, the upper electrode is wired with a gold wire, and when a large amount of current is passed, the wiring is disconnected due to heat stress due to heat generation, or the upper electrode and the gold wire are not connected. There is a problem that the upper and lower electrode type light emitting diodes are burned due to the connection resistance between them. Moreover, the light emitting diode attached to the metal board | substrate provided with the slit is sealed with transparent resin, and the thing with high hardness is used in order to give intensity | strength with the said transparent resin. However, the sealing material having a high hardness has a problem that the thermal stress generated from the light emitting diode is large. The thermal stress may break the wiring that supplies power to the light emitting diode.
以上のような課題を解決するために、本発明は、一対の金属基板と、前記一対の金属基板を固定する硬質樹脂部と、上下電極型発光ダイオードと、前記金属基板と前記上下電極型発光ダイオードの上部電極を接続する導電性接続部材とから少なくとも構成された発光ダイオードユニットおよび発光ダイオードユニットの製造方法を提供することを目的とする。本発明は、量産性に優れ、大電流および熱応力に耐えるとともに、高い強度で保持される発光ダイオードユニットおよび発光ダイオードユニットの製造方法を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a pair of metal substrates, a hard resin portion for fixing the pair of metal substrates, an upper and lower electrode type light emitting diode, the metal substrate and the upper and lower electrode type light emission. It is an object of the present invention to provide a light emitting diode unit which is composed of at least a conductive connecting member for connecting an upper electrode of a diode and a method for manufacturing the light emitting diode unit. An object of the present invention is to provide a light emitting diode unit that is excellent in mass productivity, withstands a large current and thermal stress, and is maintained at high strength, and a method for manufacturing the light emitting diode unit.
(第1発明)
第1発明の発光ダイオードユニットは、スリット部を介して絶縁状態に分離されている二つの金属基板と、前記金属基板の一方に下部電極が接合された上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板の他方とを接合する導電性接続部材と、前記二つの金属基板上で、前記スリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に形成された熱硬化性樹脂からなる硬質樹脂部と、前熱硬化性樹脂からなる硬質樹脂部で囲まれた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止する封止材料とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
(First invention)
The light-emitting diode unit of the first invention includes two metal substrates separated in an insulating state through a slit portion, a vertical electrode type light-emitting diode in which a lower electrode is joined to one of the metal substrates, and the vertical electrode type A conductive connecting member for joining the upper electrode of the light emitting diode and the other of the metal substrate; and thermosetting formed on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diode across the slit portion on the two metal substrates. Characterized in that it comprises at least a hard resin portion made of a conductive resin and a sealing material for sealing the upper and lower electrode type light emitting diodes on the inner side surrounded by the hard resin portion made of a pre-thermosetting resin. To do.
(第2発明)
第2発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明の熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、スリットを跨いで前記上下電極型発光ダイオードを中心に配置して、全周を囲む形状であることを特徴とする。
(Second invention)
In the light-emitting diode unit of the second invention, the hard resin portion of the thermosetting resin of the first invention has a shape surrounding the entire circumference by placing the upper and lower electrode type light-emitting diodes at the center across the slit. And
(第3発明)
第3発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明または第2発明の熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、硬質レジンタイプの熱硬化性シリコーンであることを特徴とする。
(Third invention)
In the light emitting diode unit of the third invention, the hard resin portion of the thermosetting resin of the first invention or the second invention is a hard resin type thermosetting silicone.
(第4発明)
第4発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第3発明の封止材料は、硬度がショアA(ゴムの硬さ)で15から85、好ましくは20から80のエラストマータイプの熱硬化性シリコーンであることを特徴とする。
(Fourth invention)
In the light emitting diode unit of the fourth invention, the sealing material of the first to third inventions is an elastomer type thermosetting silicone having a hardness of Shore A (rubber hardness) of 15 to 85, preferably 20 to 80. It is characterized by being.
(第5発明)
第5発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第4発明の封止材料の表面には、蛍光体含有膜体が設けられていることを特徴とする。
(Fifth invention)
In the light emitting diode unit of the fifth invention, a phosphor-containing film body is provided on the surface of the sealing material of the first to fourth inventions.
(第6発明)
第6発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第5発明における熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、蛍光体を含有していることを特徴とする。
(Sixth invention)
In the light-emitting diode unit of the sixth invention, the hard resin portion of the thermosetting resin in the first to fifth inventions contains a phosphor.
(第7発明)
第7発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、金属板をプレス等により、スリット部で分離された一対の金属基板を連結状態で多数個を設ける工程と、前記各一対の金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材と前記各一対の金属基板の他方、とを共晶ハンダによって接合する工程と、前記各一対の金属基板上のスリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化した硬質樹脂部を設ける工程と、前記各一対の金属基板に設けた硬質樹脂部で囲われた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止材料で覆う工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
(Seventh invention)
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting diode unit comprising: a step of providing a plurality of metal substrates separated by a slit portion in a connected state by pressing a metal plate; Joining the lower electrode of the electrode type light emitting diode, the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the conductive connection member, the conductive connection member and the other of the pair of metal substrates by eutectic solder; A step of applying a thermosetting resin on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the slit portions on each pair of metal substrates, and providing a hard resin portion that has been cured; and a hard surface provided on each of the pair of metal substrates It is characterized by comprising at least a step of covering the upper and lower electrode type light emitting diodes with a sealing material inside the resin part.
(第8発明)
第8発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、金属板をプレス等により、スリット部で分離された一対の金属基板を連結状態で多数個を設ける工程と、前記各一対の金属基板上のスリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化した硬質樹脂部を設ける工程と、前記各一対の金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材と前記各一対の金属基板の他方、とを共晶ハンダによって接合する工程と、前記各一対の金属基板に設けた硬質樹脂部で囲われた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止材料で覆う工程とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
(Eighth invention)
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting diode unit comprising: a step of providing a plurality of metal substrates connected in a connected state by a metal plate by pressing or the like, and a slit portion on each of the pair of metal substrates. A step of applying a thermosetting resin on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes and providing a cured hard resin part, one of the pair of metal substrates and the lower electrode of the upper and lower electrode type light emitting diodes, The upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the conductive connection member, the step of joining the conductive connection member and the other of the pair of metal substrates with eutectic solder, and the hard provided on the pair of metal substrates It is characterized by comprising at least a step of covering the upper and lower electrode type light emitting diodes with a sealing material inside the resin part.
(第9発明)
第9発明における発光ダイオードユニットの製造方法において、第7発明または第8発明の一対の金属基板の連結状態は、脆弱部からなり、前記脆弱部を分離して一つの発光ダイオードユニットとすることを特徴とする。
(9th invention)
In the light emitting diode unit manufacturing method according to the ninth aspect of the present invention, the connection state of the pair of metal substrates of the seventh aspect or the eighth aspect comprises a weak portion, and the weak portion is separated into a single light emitting diode unit. Features.
(第10発明)
第10発明における発光ダイオードユニットの製造方法において、第7発明から第9発明の脆弱部を備え金属基板は、リードフレームからなることを特徴とする。
(10th invention)
In the method for manufacturing a light emitting diode unit according to a tenth aspect, the metal substrate including the fragile portion according to the seventh to ninth aspects comprises a lead frame.
(第11発明)
第11発明における発光ダイオードユニットの製造方法において、第7発明から第10発明の硬質樹脂部および/または封止材料には、蛍光体が含まれていることを特徴とする。
(11th invention)
In the method for manufacturing a light emitting diode unit according to an eleventh aspect, the hard resin portion and / or the sealing material according to the seventh aspect to the tenth aspect includes a phosphor.
(第12発明)
第12発明における発光ダイオードユニットの製造方法において、第7発明から第10発明の封止材料の表面には、蛍光体含有膜体が設けられていることを特徴とする。
(Twelfth invention)
In the method for manufacturing a light emitting diode unit according to a twelfth aspect, a phosphor-containing film body is provided on the surface of the sealing material according to the seventh to tenth aspects.
本発明によれば、一対の金属基板、硬質樹脂部、上下電極型発光ダイオード、導電性接続部材からなる発光ダイオードユニットが構成されているため、放熱性が良く、大電流を流すことができ、高輝度の発光ダイオードユニットとすることができる。 According to the present invention, since a light emitting diode unit composed of a pair of metal substrates, a hard resin portion, an upper and lower electrode type light emitting diode, and a conductive connecting member is configured, heat dissipation is good and a large current can flow. It can be set as a high-intensity light emitting diode unit.
本発明によれば、ワイヤーボンディング等を使用しないため、長期間に渡り、信頼性が高いだけでなく、安価で量産の優れた発光ダイオードユニットを得ることができる。 According to the present invention, since wire bonding or the like is not used, it is possible to obtain a light emitting diode unit that is not only highly reliable for a long period of time but also inexpensive and excellent in mass production.
本発明によれば、一対の金属基板をリードフレームから得ることができるため、量産性に優れた発光ダイオードユニットとすることができる。 According to the present invention, since a pair of metal substrates can be obtained from a lead frame, a light emitting diode unit excellent in mass productivity can be obtained.
本発明によれば、発光ダイオードユニットを直列および/または並列に配置することにより、線状または面状光源を得ることができ、照明装置、表示装置、表示および広告宣伝用のバックライトとして最適である。 According to the present invention, a linear or planar light source can be obtained by arranging light emitting diode units in series and / or in parallel, and is optimal as a backlight for lighting devices, display devices, displays and advertisements. is there.
本発明によれば、一方の金属基板に接続された上下電極型発光ダイオードの上部電極と他方の金属基板が、たとえば、板状の導電性接続部材によって接続されているため、大電流を流すことができるだけでなく、放熱性に優れ、熱応力が発生しても緩和することができる。特に、本発明は、各接続部に共晶ハンダを使用した場合、接合部および/または発光層に振動が加わることがなく、不良品のない上下電極型発光ダイオードからなる発光ダイオードユニットを得ることができるようになった。 According to the present invention, since the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diodes connected to one metal substrate and the other metal substrate are connected by, for example, a plate-like conductive connecting member, a large current flows. In addition to being excellent in heat dissipation, it can be relieved even if thermal stress occurs. In particular, according to the present invention, when eutectic solder is used for each connection portion, a light emitting diode unit composed of upper and lower electrode type light emitting diodes free from vibrations and having no vibration applied to the junction and / or the light emitting layer is obtained. Can now.
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードは、蛍光体含有膜体の種類を変えるだけで、所望の色に変換することが容易にできる。 According to the present invention, the upper and lower electrode type light emitting diode can be easily converted into a desired color only by changing the kind of the phosphor-containing film body.
(第1発明)
第1発明の発光ダイオードユニットは、二つの金属基板と、一つの上下電極型発光ダイオードと、導電性接続部材と、硬質樹脂部と、封止材料とから少なくとも構成されている。前記二つの金属基板は、スリット部を介して絶縁状態に分離されている。前記上下電極型発光ダイオードは、前記金属基板の一方に下部電極が接合され、上部電極が前記金属基板の他方に前記導電性接続部材を介して共晶ハンダにより接合されている。前記硬質樹脂部は、前記二つの金属基板上において、前記スリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に形成された熱硬化性樹脂材料からなる。前記硬質樹脂部は、二つの矩形状のもの、あるいは前記封止材料を封止し易い形状にすることができる。前記封止材料は、前熱硬化性樹脂材料からなる硬質樹脂部で囲われた内側に入れられ、前記上下電極型発光ダイオードを封止する。また、前記上下電極型発光ダイオードは、窒化ガリウム系発光ダイオードとすることができる。
(First invention)
The light-emitting diode unit of the first invention is composed at least of two metal substrates, one upper and lower electrode type light-emitting diode, a conductive connecting member, a hard resin portion, and a sealing material. The two metal substrates are separated in an insulating state through a slit portion. In the upper and lower electrode type light emitting diodes, a lower electrode is bonded to one side of the metal substrate, and an upper electrode is bonded to the other side of the metal substrate by eutectic solder via the conductive connection member. The hard resin portion is made of a thermosetting resin material formed on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the slit portion on the two metal substrates. The hard resin portion can be formed in two rectangular shapes or a shape that can easily seal the sealing material. The sealing material is placed inside the hard resin portion made of a pre-thermosetting resin material, and seals the upper and lower electrode type light emitting diodes. The upper and lower electrode type light emitting diodes may be gallium nitride based light emitting diodes.
前記蛍光体含有膜体は、青色発光ダイオードが使用された場合、白色光を得るために、青色光で励起し、黄色を発光する蛍光体を用いるか、あるいは青色光で励起し、緑色を発光する蛍光体と赤色を発光する蛍光体を配合する。また、前記蛍光体含有膜体は、近紫外線発光ダイオードを使用する場合、近紫外線で励起し、青色を発光する蛍光体、緑色を発光する蛍光体および赤色を発光する蛍光体の3種を配合して用いる。前記蛍光体からなる蛍光体含有膜体は、前記封止材料の表面に設けられ、前記上下電極型発光ダイオードからの光の色を所望の色に変換することができる。 When a blue light-emitting diode is used, the phosphor-containing film body uses a phosphor that emits yellow light and emits yellow light, or emits green light when excited by blue light. And a phosphor emitting red light. In addition, when using a near-ultraviolet light emitting diode, the phosphor-containing film body includes three types of phosphors that are excited by near ultraviolet light and emit blue light, phosphors that emit green light, and phosphors that emit red light. And use. The phosphor-containing film body made of the phosphor is provided on the surface of the sealing material, and can convert the color of light from the upper and lower electrode type light emitting diodes into a desired color.
前記発光ダイオードユニットは、金属基板、導電性接続部材からの放熱効果が大きいので、大電流(たとえば、350mmA以上)を流することができ、輝度の高い発光ダイオードユニットを得ることができる。特に、前記導電性接続部材は、金属板とすることにより、大電流を流すだけでなく、放熱効果を向上させることができる。また、前記金属基板および/または導電性接続部材は、金または銀メッキを施すことにより、透明封止材料を通して、前記上下電極型発光ダイオードからの光を遠くに照射させることができる。さらに、前記分離されて絶縁状態に設けられた金属基板は、前記スリット部を跨いで両側に熱硬化性樹脂が形成されているため、一つの部品として扱うことができる。 Since the light emitting diode unit has a large heat dissipation effect from the metal substrate and the conductive connecting member, a large current (for example, 350 mmA or more) can flow, and a light emitting diode unit with high luminance can be obtained. In particular, when the conductive connecting member is a metal plate, not only a large current flows but also a heat dissipation effect can be improved. The metal substrate and / or the conductive connection member can be irradiated with light from the upper and lower electrode light emitting diodes through a transparent sealing material by applying gold or silver plating. Furthermore, the metal substrate separated and provided in an insulating state can be handled as one component because the thermosetting resin is formed on both sides across the slit portion.
(第2発明)
第2発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明の熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、上下電極型発光ダイオードを中心にして周囲を囲む形状であり、一対の金属基板のスリットを跨い接着されているため、互いの金属基板を高い強度で保持することができる。また、前記硬質樹脂部は、円形、楕円形、方形、長方形等であり、特別なリフレクタを設けることなく、内部に封止材料を入れて上下電極型発光ダイオードを封止した発光ダイオードユニットとすることができる。前記形状の硬質樹脂部は、前記上下電極型発光ダイオードを中心部に配置し易く、封止材料が外部に流出し難いようになっている。
(Second invention)
In the light emitting diode unit of the second invention, the hard resin portion of the thermosetting resin of the first invention has a shape surrounding the periphery around the upper and lower electrode type light emitting diodes, and is bonded across the slits of the pair of metal substrates. Therefore, the mutual metal substrates can be held with high strength. In addition, the hard resin portion is circular, oval, square, rectangular, etc., and without providing a special reflector, a light emitting diode unit in which an upper and lower electrode type light emitting diode is sealed by putting a sealing material inside is provided. be able to. The hard resin portion having the shape is easy to dispose the upper and lower electrode type light emitting diodes at the center portion, and the sealing material is difficult to flow out to the outside.
(第3発明)
第3発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明または第2発明における熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、硬質レジンタイプの熱硬化性シリコーンとすることで、形成および硬化が容易にできるだけでなく、一対の金属基板を所定の間隔を保ちながら保持することができる。
(Third invention)
In the light emitting diode unit of the third invention, the hard resin portion of the thermosetting resin in the first invention or the second invention is not only easy to form and cure by using a hard resin type thermosetting silicone, The pair of metal substrates can be held while maintaining a predetermined interval.
(第4発明)
第4発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第3発明の封止材料は、エラストマータイプの熱硬化性シリコーンであり、硬度がショアA(ゴムの硬さ)で15から85、好ましくは20から80とすることで、上下電極型発光ダイオードを保持することができる。前記硬度を有する封止材料は、電極部分の一方から電極部分の他方に大きな電流を流した際に発生する熱の応力を吸収できる硬さで、接合部分に与える応力を少なくすることができる。
(Fourth invention)
In the light-emitting diode unit of the fourth invention, the sealing material of the first to third inventions is an elastomer-type thermosetting silicone and has a hardness of Shore A (rubber hardness) of 15 to 85, preferably 20 To 80, the upper and lower electrode type light emitting diodes can be held. The sealing material having the hardness is hard enough to absorb the heat stress generated when a large current flows from one of the electrode portions to the other of the electrode portions, and can reduce the stress applied to the joint portion.
(第5発明)
第5発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第4発明における封止材料の表面には、所望の色からなる蛍光体含有膜体が設けられる。前記蛍光体含有膜体は、上下電極型発光ダイオードから照射される光の色を所望の色に変換することができる。
(Fifth invention)
In the light-emitting diode unit of the fifth invention, a phosphor-containing film body having a desired color is provided on the surface of the sealing material in the first to fourth inventions. The phosphor-containing film body can convert the color of light emitted from the upper and lower electrode type light emitting diodes into a desired color.
(第6発明)
第6発明の発光ダイオードユニットにおいて、第1発明から第5発明の熱硬化性樹脂の硬質樹脂部は、予め、蛍光体を含有している。前記硬質樹脂部は、蛍光体を含有しているため、封止材料の表面に設けられた蛍光体含有膜体とともに、上下電極型発光ダイオードの側部方向から放射された光に対しても、所望の色に変換することができる。
(Sixth invention)
In the light-emitting diode unit of the sixth invention, the hard resin portion of the thermosetting resin of the first to fifth inventions contains a phosphor in advance. Since the hard resin portion contains a phosphor, together with the phosphor-containing film body provided on the surface of the sealing material, the light emitted from the side direction of the upper and lower electrode type light emitting diodes, It can be converted into a desired color.
(第7発明)
第7発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、一対の金属基板を多数個設ける工程と、前記金属基板に上下電極型発光ダイオードを接合する工程と、一対の金属基板を跨いだ硬質樹脂部を設ける工程と、上下電極型発光ダイオードを封止する工程とから少なくとも構成されている。前記一対の金属基板を多数個設ける工程は、一つの金属板をプレス等により、スリット部で分離し、前記一対の金属基板を連結状態で多数個を設ける。前記金属基板に上下電極型発光ダイオードを接合する工程は、前記各一対の金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材と前記各一対の金属基板の他方、とを共晶ハンダを介し、たとえば、リフロー炉を通過させることにより接合する。
(Seventh invention)
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode unit manufacturing method including a step of providing a plurality of pairs of metal substrates, a step of bonding upper and lower electrode type light emitting diodes to the metal substrate, and a hard resin portion straddling the pair of metal substrates. It comprises at least a process and a process of sealing the upper and lower electrode type light emitting diodes. In the step of providing a plurality of the pair of metal substrates, a single metal plate is separated by a slit or the like by a press or the like, and a plurality of the pair of metal substrates are provided in a connected state. The step of joining the upper and lower electrode type light emitting diodes to the metal substrate includes one of each of the pair of metal substrates, a lower electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode, an upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode, a conductive connecting member, and the conductive material. The joining member and the other of the pair of metal substrates are joined together by passing eutectic solder, for example, through a reflow furnace.
前記一対の金属基板を跨いだ硬質樹脂部を設ける工程は、前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化させる。前記上下電極型発光ダイオードを封止する工程は、前記各一対の金属基板に設けた硬質樹脂部で囲われた内側の中心部に、前記上下電極型発光ダイオードを設け、その上から封止材料によって覆う。前記製造方法は、大量生産に向き、安価な発光ダイオードユニットを得ることができる。 In the step of providing the hard resin portion straddling the pair of metal substrates, a thermosetting resin is applied and cured on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes. In the step of sealing the upper and lower electrode type light emitting diodes, the upper and lower electrode type light emitting diodes are provided at the inner central portion surrounded by the hard resin portion provided on each of the pair of metal substrates, and a sealing material is formed thereon. Cover with. The manufacturing method is suitable for mass production, and an inexpensive light emitting diode unit can be obtained.
(第8発明)
第8発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、一枚の金属板をプレス等により、スリット部で分離された一対の金属基板を連結状態で多数個を設ける工程の後に、前記各一対の金属基板上のスリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードを設ける少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化した硬質樹脂部を設ける工程が設けられている点で、第7発明と異なっている。第7発明と第8発明との工程の違いは、発光ダイオードユニットの組立によって、いずれを選択することもできる。
(Eighth invention)
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode unit manufacturing method comprising: pressing a single metal plate or the like to provide a plurality of pairs of metal substrates separated by a slit portion in a connected state; It differs from the seventh invention in that a step of applying a thermosetting resin on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the upper slit portion and providing a hardened hard resin portion is provided. The difference in the process between the seventh invention and the eighth invention can be selected by assembling the light emitting diode unit.
(第9発明)
第9発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、第7発明または第8発明において、一つの金属板の連続状態が脆弱部からなり、最終的に、前記脆弱部を分離して一つの発光ダイオードユニットとしている。前記一つの基板には、多くの発光ダイオードユニットを設けることができる。すなわち、前記基板は、硬質樹脂部および上下電極型発光ダイオード等の取り付けを一貫して行った後に前記脆弱部から分離して一つの発光ダイオードユニットとすることができる。
(9th invention)
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode unit manufacturing method according to the seventh or eighth aspect of the present invention, wherein a continuous state of one metal plate is made of a weak portion, and finally, the weak portion is separated to obtain a single light emitting diode unit. It is said. A number of light emitting diode units can be provided on the one substrate. That is, the substrate can be separated from the fragile portion after the rigid resin portion and the upper and lower electrode type light emitting diodes are attached consistently to form one light emitting diode unit.
(第10発明)
第10発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、第7発明から第9発明において、金属基板に脆弱部を備えたリードフレームに複数個の発光ダイオードユニットを作製する。一対の金属基板は、少なくとも一つの連続状態になった部分を備えているため、発光ダイオードユニットが完成した後、たとえば、押圧等により、一つ一つの発光ダイオードユニットに分離することが容易にできる。
(10th invention)
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting diode unit according to the seventh to ninth aspects, wherein a plurality of light emitting diode units are fabricated on a lead frame having a weak portion on a metal substrate. Since the pair of metal substrates includes at least one continuous portion, after the light emitting diode unit is completed, it can be easily separated into individual light emitting diode units by pressing or the like, for example. .
(第11発明)
第11発明における発光ダイオードユニットの製造方法は、第7発明から第10発明の硬質樹脂部および/または封止材料に蛍光体を含ませている。前記硬質樹脂部および/または封止材料に入っている蛍光体は、上下電極型発光ダイオードの放射する光を所望の色に変換する。
(11th invention)
In the method for manufacturing a light emitting diode unit according to an eleventh aspect of the invention, a phosphor is included in the hard resin portion and / or the sealing material of the seventh to tenth aspects of the invention. The phosphor contained in the hard resin portion and / or the sealing material converts light emitted from the upper and lower electrode type light emitting diodes into a desired color.
(第12発明)
第12発明における発光ダイオードユニットの製造方法において、第7発明から第10発明における封止材料の表面には、所望の色からなる蛍光体含有膜体が設けられる。前記蛍光体含有膜体は、上下電極型発光ダイオードから照射される光の色を所望の色に変換することができる。
(Twelfth invention)
In the method for manufacturing a light emitting diode unit according to the twelfth aspect, a phosphor-containing film body having a desired color is provided on the surface of the sealing material according to the seventh to tenth aspects. The phosphor-containing film body can convert the color of light emitted from the upper and lower electrode type light emitting diodes into a desired color.
図1(イ)から(ハ)は本発明の第1実施例で、(イ)は一対の金属基板に上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態を説明するための平面図、(ロ)は(イ)の概略断面図、(ハ)は発光ダイオードユニットの概略断面図である。図1(イ)から(ハ)に示された概略図は、実際の寸法比と異なっている。図1(イ)および(ロ)において、本実施例における一対の金属基板111、112は、アルミニウムまたは銅、あるいはこれらの合金からなり、必要に応じて、金および/または銀メッキが施される。
FIGS. 1A to 1C show a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view for explaining a state in which upper and lower electrode type light emitting diodes are attached to a pair of metal substrates. (B) is a schematic sectional view of a light emitting diode unit. The schematics shown in FIGS. 1A to 1C are different from the actual dimensional ratio. 1A and 1B, a pair of
また、前記一対の金属基板111、112は、スリット14を介して互いに絶縁された状態になっている。熱硬化性樹脂からなる硬質樹脂部151、152は、上下電極型発光ダイオード12を挟んで、前記金属基板111、112の両端部において、互いに絶縁状態で接続されている。たとえば、前記硬質樹脂部151、152の高さは、約2.0mm、前記金属基板111、112は、正方形の10mm×10mmで、その間にあるスリット14の幅は、0.5mmである。また、前記上下電極型発光ダイオード12の大きさは、1.0mm×1.0mmで、厚さ0.5mmである。さらに、前記硬質樹脂部151、152は、光を反射するリフレクタとすることもできる。
The pair of
上下電極型発光ダイオード12は、前記金属基板111に下部電極が接合される。前記上下電極型発光ダイオード12の上部電極は、導電性接続部材13を介して前記金属基板112に接合されている。前記接合は、共晶ハンダを用いて、リフロー炉を通過させることにより同時に行われる。前記金属基板111、112に対する上下電極型発光ダイオード12または硬質樹脂部151、152の取り付けは、いずれを最初しても良い。また、前記硬質樹脂部151、152は、熱伝導性を高めるために、特殊フィラーを配合した一液縮合型液状シリコーン接着剤を使用すると、未硬化時にペースト状で、空気中の湿気と反応し微量の縮合物を放出しながら硬化する。
The lower electrode type
図1(ハ)において、上下電極型発光ダイオード12の上部、および硬質樹脂部151、152の間は、透明樹脂部材16によって充填されるとともに、前記上下電極型発光ダイオード12が封止される。前記透明樹脂部材16は、上部または内部に蛍光体含有膜(図示されていない)を設け、または混入させて、上下電極型発光ダイオード12から放射される光の色を所望の色に変換する。
In FIG. 1C, the upper and lower electrode type
図2(イ)から(ハ)は本発明の第2実施例で、(イ)は一対の金属基板に上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態を説明するための平面図、(ロ)は(イ)の概略断面図、(ハ)は発光ダイオードユニットの概略断面図である。図2(イ)および(ロ)において、実施例1と異なるところは、円形の硬質樹脂部21によって上下電極型発光ダイオード12および導電性接続部材13を囲んでいる点である。
FIGS. 2 (a) to 2 (c) show a second embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view for explaining a state where upper and lower electrode type light emitting diodes are attached to a pair of metal substrates. (B) is a schematic sectional view of a light emitting diode unit. 2A and 2B, the difference from the first embodiment is that the upper and lower electrode type
前記硬質樹脂部21は、円形であるため、図2(ハ)に示すように、封止材料によって、上下電極型発光ダイオード等を封止する際に、不要な箇所に流出しないので都合が良い。前記円形の硬質樹脂部21は、円形をした筒状に限らず、楕円形、正方形、長方形、その他、変形した形状のものを含む。
Since the
図3(イ)から(ハ)は本発明の第3実施例で、(イ)は一対の金属基板に上下電極型発光ダイオードを取り付けた状態を説明するための平面図、(ロ)は(イ)の概略断面図、(ハ)は発光ダイオードユニットの概略断面図である。図3(イ)および(ロ)において、実施例1および実施例2と異なるところは、硬質樹脂部351、352の形状が内側で、前記上下電極型発光ダイオード12の一部を囲むような形状になっている点である。すなわち、前記硬質樹脂部351、352は、実施例2のように、上下電極型発光ダイオードの全周を囲んでいないが、一部を囲むような形状である。また、前記硬質樹脂部351、352は、図3と全く同じである必要がなく、一部に囲まない領域が残されているものである。
FIGS. 3A to 3C show a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view for explaining a state in which upper and lower electrode type light emitting diodes are attached to a pair of metal substrates. (B) is a schematic sectional view of a light emitting diode unit. 3 (a) and 3 (b), the difference from the first and second embodiments is that the shape of the
図4(イ)から(ハ)は本発明の第4実施例で、発光ダイオードユニットを作製する際のリードフレームを説明するための図である。図4(イ)において、金属板41には、一対の金属基板111、112がスリットおよび脆弱部によって、多数接続されている。すなわち、一対の金属基板111、112は、周囲を脆弱部471、472、473、474と、スリット42、43、44、45によって囲まれている。
FIGS. 4A to 4C are views for explaining a lead frame when manufacturing a light emitting diode unit according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4A, a large number of a pair of
前記状態の金属板41における一対金属基板111、112には、たとえば、図2に示すような円形の硬質樹脂部21が接着剤等により取り付けられる。その後、上下電極型発光ダイオード12および導電性接続部材13は、前記硬質樹脂部21内に共晶ハンダ等によって取り付けられる。図4の(ロ)と(ハ)は、製造上逆にすることも可能である。
For example, a circular
前記上下電極型発光ダイオードは、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードが使用され、たとえば、p型窒化ガリウム半導体層とn型窒化ガリウム半導体層との間に活性層を有する。前記窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードは、大電流を流すことにより、高い輝度を得ることができる。 As the upper and lower electrode type light emitting diode, a gallium nitride based upper and lower electrode type light emitting diode is used. For example, an active layer is provided between a p-type gallium nitride semiconductor layer and an n-type gallium nitride semiconductor layer. The gallium nitride-based upper / lower electrode type light emitting diode can obtain high luminance by flowing a large current.
前記封止材料は、前記上下電極型発光ダイオードの周囲のみを封止することもできる。前記封止材料16は、エラストマータイプにすることができる。前記エラストマータイプの樹脂の硬度は、ショアA(ゴムの硬さ)で15から85、好ましくは20から80のものを使用することが望ましい。前記硬度の透明封止材料は、接続部等にかかる熱応力を緩和することができる。
The sealing material can seal only the periphery of the upper and lower electrode type light emitting diodes. The sealing
前記金属基板111、112は、硬質樹脂部が設けられた領域以外が露出するため、必要に応じて、電源または他の発光ダイオードユニットに取り付けための端子またはコネクタを設けることができる。また、前記封止材料16の上部に蛍光体含有膜体を設けたり、あるいは、レンズを設けることもできる。
Since the
従来例の金線を超音波で接続した窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードと、共晶ハンダと金属部材とによって接合した本発明の窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードとを比較する。従来例は、径が30μmの金線2本を用い、窒化ガリウム系上下電極型発光ダイオードの上部電極と金属基板の他方を超音波ワイヤーボンディングで接続したワイヤボンダの超音波振動により、発光不良の不良品が約10%発生した。さらに、350mAを通電した場合、約4%の通電異常による焼けが発生した。本発明の実施例では、接続工程および350mAから500mAの通電においても、不良品の発生がなかった。 The conventional gallium nitride upper / lower electrode type light emitting diode in which gold wires are connected by ultrasonic waves and the gallium nitride upper / lower electrode type light emitting diode of the present invention joined by eutectic solder and a metal member will be compared. In the conventional example, two gold wires with a diameter of 30 μm are used, and the defect of light emission is not caused by ultrasonic vibration of a wire bonder in which the upper electrode of the gallium nitride based upper and lower electrode type light emitting diode and the other of the metal substrate are connected by ultrasonic wire bonding. About 10% of non-defective products were generated. Furthermore, when 350 mA was energized, burning due to an energization abnormality of about 4% occurred. In the examples of the present invention, no defective product was generated even in the connection step and in the energization of 350 mA to 500 mA.
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の上下電極型発光ダイオードの上下電極、金属基板、金属部材等の接続は、共晶ハンダ、共晶ハンダペースト、共晶ハンダとフラックス、金−錫共晶ハンダペースト、インジウム系共晶ハンダ等、公知または周知のものを使用することができる。前記共晶ハンダは、たとえば、金と錫(20%)、金と錫(90%)、金とシリカ(3.15%)、金とゲルマニウム(12%)、その他、錫−銅−ニッケル系、錫−銀系、錫−銀−銅系、錫−銀−ビスマス−インジウム系、錫−亜鉛系共晶ハンダがある。本発明の上下電極型発光ダイオードは、前記同様に、公知または周知のものを使用することができる。本発明に使用した硬質樹脂部、封止材料、蛍光体含有膜体、上下電極型発光ダイオードは、公知または周知のものを使用することができる。 As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example. The present invention can be modified in various ways without departing from the scope of the claims. The upper and lower electrodes of the upper and lower electrode type light emitting diode of the present invention, the metal substrate, the metal member, etc. are connected by eutectic solder, eutectic solder paste, eutectic solder and flux, gold-tin eutectic solder paste, indium eutectic solder A publicly known or well-known thing can be used. The eutectic solder includes, for example, gold and tin (20%), gold and tin (90%), gold and silica (3.15%), gold and germanium (12%), and others, tin-copper-nickel system , Tin-silver, tin-silver-copper, tin-silver-bismuth-indium, and tin-zinc eutectic solder. As the upper and lower electrode type light emitting diodes of the present invention, known or known ones can be used as described above. As the hard resin part, the sealing material, the phosphor-containing film body, and the upper and lower electrode type light emitting diodes used in the present invention, known or well-known ones can be used.
11・・・金属板
111・・・金属基板(一方の)
112・・・金属基板(他方の)
12・・・上下電極型発光ダイオード
13・・・導電性接続部材
14・・・スリット
151、152・・・硬質樹脂部
16・・・封止材料
41・・・金属板
42、43、44、45、46・・・スリット
471、472、473、474・・・脆弱部
11 ...
112 ... Metal substrate (the other)
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記金属基板の一方に下部電極が接合された上下電極型発光ダイオードと、
前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と前記金属基板の他方とを接合する導電性接続部材と、
前記二つの金属基板上で、前記スリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に形成された熱硬化性樹脂からなる硬質樹脂部と、
前熱硬化性樹脂からなる硬質樹脂部で囲われた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止する封止材料と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光ダイオードユニット。 Two metal substrates separated in an insulating state through a slit portion;
An upper and lower electrode type light emitting diode having a lower electrode bonded to one of the metal substrates;
A conductive connecting member for joining the upper electrode of the upper and lower electrode type light emitting diode and the other of the metal substrate;
On the two metal substrates, a hard resin portion made of a thermosetting resin formed on at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the slit portion,
A sealing material for sealing the upper and lower electrode type light emitting diodes on the inner side surrounded by a hard resin portion made of a pre-thermosetting resin,
A light-emitting diode unit comprising:
前記各一対の金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材と前記各一対の金属基板の他方、とを共晶ハンダによって接合する工程と、
前記各一対の金属基板上のスリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化した硬質樹脂部を設ける工程と、
前記各一対の金属基板に設けた硬質樹脂部で囲われた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止材料で覆う工程と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。 A step of providing a plurality of metal substrates in a connected state by a pair of metal substrates separated by a slit portion by pressing a metal plate,
One of each of the pair of metal substrates, a lower electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode, an upper electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode, a conductive connection member, and the conductive connection member and the other of the pair of metal substrates. Joining with eutectic solder;
Applying a thermosetting resin to at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the slits on each of the pair of metal substrates, and providing a hardened resin part,
A step of covering the upper and lower electrode type light emitting diodes with a sealing material on the inner side surrounded by a hard resin portion provided on each of the pair of metal substrates;
A method for producing a light emitting diode unit, comprising:
前記各一対の金属基板上のスリット部を跨いで前記上下電極型発光ダイオードの少なくとも両側に熱硬化性樹脂を塗布し、硬化した硬質樹脂部を設ける工程と、
前記各一対の金属基板の一方と上下電極型発光ダイオードの下部電極、前記上下電極型発光ダイオードの上部電極と導電性接続部材、前記導電性接続部材と前記各一対の金属基板の他方、とを共晶ハンダによって接合する工程と、
前記各一対の金属基板に設けた硬質樹脂部で囲われた内側に、前記上下電極型発光ダイオードを封止材料で覆う工程と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光ダイオードユニットの製造方法。 A step of providing a plurality of metal substrates in a connected state by a pair of metal substrates separated by a slit portion by pressing a metal plate,
Applying a thermosetting resin to at least both sides of the upper and lower electrode type light emitting diodes across the slits on each of the pair of metal substrates, and providing a hardened resin part,
One of each of the pair of metal substrates, a lower electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode, an upper electrode of the upper / lower electrode type light emitting diode, a conductive connection member, and the conductive connection member and the other of the pair of metal substrates. Joining with eutectic solder;
A step of covering the upper and lower electrode type light emitting diodes with a sealing material on the inner side surrounded by a hard resin portion provided on each of the pair of metal substrates;
A method for producing a light emitting diode unit, comprising:
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