JP2009026991A - 発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 光度がアップして小型化が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を提供する。
【解決手段】 基板３１の上面３１ａに少なくとも１個の凹部３１ｂを設け、また、基板３１の上面３１ａの一部を除いた部分に反射率の高い反射面を有する少なくとも一対の電極パターン３２ａ、３３ａを設け、発光素子３５を前記凹部３１ｂに搭載すると共に前記発光素子３５の発光部３５ａを前記電極パターン３２ａ、３３ａの反射面から僅かに飛び出す位置に配置する。また、前記発光素子３５と前記凹部３１ｂとのクリアランスは片側クリアランスが大きくても７５μｍに抑える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光ダイオードに関し、特に、発光ダイオードの出射光の利用効率を高めると共に小型化を図った発光ダイオードに関する。

近年では、発光ダイオード（Light
emitting diode、以降、ＬＥＤと云う）はディスクトップ型パソコンやノート型パソコンなどのコンピュータ分野、ファクシミリや携帯電話などの通信機器分野、複写機やプリンタなどの事務用機器分野、冷蔵庫や電子レンジなどの家電製品分野など、様々な分野の製品に利用されている。

表面実装型のＬＥＤの基本的構成は、一般に、図９に示すような構成をなす。図９において、ＬＥＤ１０は、ガラスエポキシやＢＴレジンなどからなる基板１にアノード用の電極２とカソード用の電極３からなる一対の電極を設け、基板１の上面１ａに設けた電極２の上面電極部２ａに導電性接着剤などを介して発光素子４を実装し、この発光素子４と電極３の上面電極部３ａとを金線などのボンディングワイヤ５で接続した構成をなしている。更に、基板１上に搭載した発光素子４をエポキシ樹脂などの透光性樹脂７で埋め込んだ構成をなしている。

一対のアノード用の電極２とカソード用の電極３はＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどの金属材料を単層あるいは複数層にして形成され、基板１の上面１ａ、側面、下面と繋がって対向して設けられる。そして、下面に設けた電極２、３がプリント基板に半田などを介して取付けられるようになっている。このような構成をなしたＬＥＤ１０は、発光素子４からの出射光が透光性樹脂７の上面や四方の側面から出射する。

ＬＥＤは指向特性を持っていて、位置によって輝度も異なってくる。このため、輝度の均一化を図る技術も様々開発されてきている。例えば、下記の特許文献１に開示された構成もその一つに挙げられる。

特開２００３−２３４５０９号公報

特許文献１に開示された発光ダイオード（ＬＥＤ）２１の構成は、図１０に示すように、一対の電極２３ａ、２３ｂを設けた基板２２のほぼ中央部に絶縁性接着剤２８を介して発光素子２４を搭載し、発光素子２４と一対の電極２３ａ、２３ｂとをボンディングワイヤ２５で接続し、透光性を有した樹脂体２６で発光素子２４とボンディングワイヤ２５を封止した構成をなしている。また更に、樹脂体２６の上面である発光出射面２７に凹凸状の光散乱部３０を設けた構成をなしている。

特許文献１によれば、樹脂体２６の表面に凹凸状の光散乱部３０を設けたことで発光素子から発する光が光散乱部で大きく屈折して広範囲に光を散乱させ、発光の均一化と共に全体的な発光輝度も向上するとされている。

次に、図９に示した構成のＬＥＤの問題点、特許文献１に示された構成のＬＥＤの問題点について説明する。最初に、図９に示した構成のＬＥＤの問題点を図１１を用いて説明する。なお、図１１は図９に示した構成のＬＥＤの作用を説明する模式的に示した斜視図である。

図１１において、矢印で示したＰ１〜Ｐ６は発光素子４からの出射光を示している。Ｐ１の出射光は透光性樹脂７の上面７ａから直接出射された出射光、Ｐ２の出射光は発光素子４の近傍の上面電極部２ａで反射されて透過性樹脂７の上面７ａから出射した出射光、Ｐ３の出射光は発光素子４から遠のいた部位の上面電極部２ａで反射されて透過性樹脂７の側面７ｂから出射した出射光を示している。また、Ｐ４の出射光は基板１の上面１ａ（一対の上面電極部２ａ、３ａが設けられていない部分）に入射し、基板１に吸収または透過する光を示している。Ｐ５の出射光は基板１の上面１ａから反射されて透過性樹脂７の上面７ａから出射した出射光、Ｐ６の出射光は透過性樹脂７の側面７ｃから直接出射する出射光を示している。

発光素子４から出射した出射光は透光性樹脂７の上面７ａや側面から直接出射する出射光（例えば、Ｐ１の出射光、Ｐ６の出射光）、電極２、３の上面電極部２ａ、３ａや基板１の上面１ａで反射される出射光、基板１に吸収されて照明に寄与しない出射光など様々な出射光が現れる。

ここで、一対の電極２、３はＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどの金属材料を単層あるいは複数層にして形成され、その表面は反射率が高いので、電極２、３に入射した多くの光は反射する。このため、発光素子４から出射した出射光で電極２、３の上面電極部２ａ、３ａに入射する光は上面電極部２ａ、３ａで反射されて透光性樹脂７の外部に出射する。例えば、出射光Ｐ２の如く発光素子４の近傍で反射される反射光は透光性樹脂７の上面７ａから出射し、出射光Ｐ３の如く発光素子４から遠のいた部位で反射される反射光は側面７ｂから出射する。

発光素子４の発光はｎ型半導体とｐ型半導体のｐｎ接合部で起き、そのｐｎ接合部は発光素子４の上面側に近い位置に設けられていることから、基板１上に搭載された発光素子４の発光部（ｐｎ接合部）の位置は上面電極部２ａ、３ａから少し高い位置に配されることになる。このため、発光素子４の出射光で、発光素子４の近傍周辺の上面電極部２ａ、３ａで反射される光の量は少なく、発光素子４から遠ざかるに従って反射光量は増えてくる。発光素子４の近傍周辺で反射される反射光は透光性樹脂７の上面側に出射するようになるが、発光素子４から遠のいた部位で反射される反射光は透光性樹脂７の側面側に出射するようになり、上面電極部２ａ、３ａからの反射光で透光性樹脂７の上面に集光する光の量は少なくなる。

発光素子４の出射光で上面電極部２ａ、３ａのない部位、即ち、基板１の上面部１ａに入射する光は、透光性樹脂７と基板１との屈折率の関係や入射角の関係などから基板１内に入射する光と基板１の上面部１ａから反射される光が現れる。そして、上面部１ａから反射される光は透光性樹脂７の上面７ａ、あるいは側面から出射する。例えば、Ｐ４の出射光は基板１内に入射して吸収され、Ｐ５の出射光は上面部１ａから反射されて透光性樹脂７の上面７ａから出射する。

以上、一部の出射光を取り上げて説明した。光度が高く、明るい照明が得られるＬＥＤの望ましい構成としては透光性樹脂７の上面７ａ側に集光して多くの光量が上面７ａから出射するのが望ましい。しかしながら、図９に示す構成のＬＥＤ１０においては、透光性樹脂７の側面側に出射する光も多く現れ、上面７ａに集光する光量の割合も低い。また、損失する光なども現れて光の利用効率も低い。また更に、上面７ａに集光する光量の割合も低いことから面積的な大きさも制限され、小型化するには限度を有すると云う問題がある。

次に、図１０に示された引用文献１に記載された構成のＬＥＤ２１は、図９に示した構成のＬＥＤ１０と比較すると、樹脂体２６の上面の発光出射面２７に凹凸状の光散乱部３０を設けた構成が大きく異なっている点である。上面の発光出射面２７を透過する光は光散乱部３０によって散乱し、そして、輝度の均一性が現れてくる。しかしながら、発光素子２４や電極２３ａ、２３ｂの構造は前述の図９に示した構造と殆ど変わらないので、前述した問題点と同じ問題点が生まれてくる。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、ＬＥＤの小型化を図ると共に光の利用効率を高めて光度の高い明るいＬＥＤを得ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段として、本発明の発光ダイオードの特徴は、基板上に搭載した発光素子を透光性樹脂で埋め込んだ発光ダイオードにおいて、前記基板の上面には少なくとも１個の凹部と、前記基板の上面の一部を除いた部分に反射率の高い反射面を有し、前記発光素子を前記反射面を有する前記凹部に搭載すると共に、前記発光素子の発光部を前記反射面から僅かに飛び出す位置に配置したことを特徴とするものである。

この構成の下では、基板上面の多くの部分は反射率の高い反射面に覆われる。そして、発光素子から反射面に入射する入射光は反射面から反射されて透光性樹脂の上面から、あるいは側面から出射する。このため、損失する光が少なくなって光の利用効率は高められる。また、凹部を設け、その凹部に発光素子の発光部が反射面から僅かに飛び出す位置になる状態で配置する。これにより、反射面と発光素子の発光部との距離（高さ）が縮まり（小さくなり）、発光素子の近傍の反射面にも光が入射する。そして、反射面から透光性樹脂の上面に向かって反射する。従来技術で述べた構成と比較すると、発光素子からの反射面に入射する入射光は発光素子側に近づくので、透光性樹脂の上面に向かって反射される光量は多くなる。つまり、透光性樹脂の上面側に集光する光量が増えて上面側での光度がアップし、明るさが増す。このことは発光ダイオードの平面的な大きさを小さくすることが可能になり、従来技術での発光ダイオードと比較すると小型にできる効果を得る。また、凹部に発光素子を配置するので発光ダイオードの厚みも薄くできる効果も現れる。また、光度がアップして明るさが増すことにより使用する発光ダイオードの数も減らすことも可能になる。

また、本発明の発光ダイオードの特徴は、前記反射面は一対の電極パターンの反射面であることを特徴とするものである。

発光素子を駆動するには、基板上にアノード用の電極とカソード用の電極の一対の電極パターンを設けて発光素子と接続する必要がある。一対の電極パターンは金属板や金属膜で形成するので、パターンの表面を反射率の高い金属で仕上げることで反射率の高い反射面が得られる。２つの構成部品で形成できるので製造コストも安くできる。

また、本発明の発光ダイオードの特徴は、前記反射面はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈなどの白色系金属による反射面であることを特徴とするものである。

この構成では、いずれも反射率の高い反射面が得られるので、光の利用効率が高められる。

また、本発明の発光ダイオードの特徴は、前記発光素子と前記凹部とのクリアランスは片側クリアランスが大きくても７５μｍであることを特徴とするものである。

発光素子と凹部のクリアランスは小さいほど好ましい。しかしながら、加工精度や組立（発光素子の実装）精度などにより限度がある。片側クリアランスが大きくても７５μｍに抑えておけば組立（実装）上の問題が起きない。

以上、作用・効果を詳細に説明したが、本発明によれば、光の利用効率が向上して光度が高められ、明るさを増すことができる。また、発光ダイオードの小型化が可能になる。また、発光ダイオードの使用する個数を減らすことも可能になり、コストダウン効果を生むことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以降、実施形態と云う）について図を用いながら説明する。

（第１実施形態）
最初に本発明の第１実施形態に係る発光ダイオード（以降、ＬＥＤと云う）について図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤの斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図２におけるＢ部の拡大図、図４は作用・効果を説明する模式的に示した断面図である。

第１実施形態に係るＬＥＤ４０は、図１、図２に示すように、ガラスエポキシ樹脂やＢＴレジンなどから形成されて上面３１ａに凹部３１ｂを設けた基板３１と、基板３１の上下面と側面に対向して設けた一対の電極３２、３３と、基板１の凹部３１ｂに搭載した発光素子３５と、発光素子３５と電極３３とを電気的に接続する金線からなるボンディングワイヤ３６と、エポキシ樹脂などから形成されて発光素子３５及びボンディングワイヤ３６を埋め込んで封止する透光性樹脂３７を主要部品として構成している。

電極３２はアノード用の電極で、発光素子３５のアノード電極と接続する。このアノード用の電極３２は、基板３１の上面３１ａには電極パターン３２ａ、側面には電極パターン３２ｂ、下面には電極パターン３２ｃを持っており、いずれも繋がってのパターンをなしている。

電極３３はカソード用の電極で、発光素子３５のカソード電極とボンディンクワイヤ３６を介して接続する。このカソード用の電極３３は、基板３１の上面３１ａには電極パターン３３ａ、側面には電極パターン３３ｂ、下面には電極パターン３３ｃを持っており、いずれも繋がってのパターンをなしている。なお、基板３１の下面に設けたアノード用の電極パターン３２ｃとカソード用の電極パターン３３ｃはマザーボードなどの基板に半田付けなどを介して取付けられるようになっている。

基板３１の上面３１ａには、アノード用の電極パターン３２ａとカソード用の電極パターン３３ａとの間に隙間ゾーン３１ｄを設けていて、電極パターン３２ａと電極パターン３３ａを絶縁している。この隙間ゾーン３１ｄは狭いほど好ましく、導通しない程度の隙間に設定している。そして、この隙間ゾーン３１ｄは許容できる範囲で発光素子３５から離れた位置に設けている。

電極パターン３２ａ、電極パターン３２ｂ、電極パターン３２ｃを有する電極３２、並びに、電極パターン３３ａ、電極パターン３３ｂ、電極パターン３３ｃを有する電極３３は金属から形成しており、反射率の高い金属の反射面をなしている。第１実施形態では、銅箔上にＮｉメッキ、Ａｇメッキを施した金属多層膜で構成していて、表面はＡｇ金属から形成された反射率の高い反射面をなしている。なお、Ｎｉメッキを施す時にメッキ浴液に光沢剤を入れてＮｉメッキを施すと、光沢のあるＮｉメッキ表面が得られる。そして、その上に施したＡｇメッキ表面も光沢面となり、より高い反射率の反射面が得られる。

なお、第１実施形態では、金属の反射面はＡｇ金属で形成したが、特にＡｇ金属に限るものではなく、他にＰｔ、Ｒｈ、Ａｌなどの白色系金属などを用いても構わない。反射率の高い金属で、導電性の良い金属であれば良い。

基板３１に設ける凹部３１ｂは所要の深さ、所要の大きさでもって形成する。また、凹部３１ｂの底面や壁面にもアノード用の電極パターン３２ａを設けている。この凹部３１ｂには、発光素子３５を搭載する。導電性接着剤３８を介して電極パターン３２ａと発光素子３５のアノード電極を接合し、導通を図っている。

凹部３１ｂに搭載した発光素子３５は、図３に示すように、発光素子３５の発光部３５ａ（黒の太線で示している）はｐ型半導体とｎ型半導体とのｐｎ接合部に当たる部位であるが、この発光部３５ａは電極パターン３２ａの反射面から僅かに飛び出す位置にくるように配置している。図３において、ｈが反射面から飛び出した出量（高さ）を表しているが、この飛出し量は僅かな量で数１０μｍ程度に設定している。
また、凹部３１ｂと発光素子３５とのクリアランス（隙間）は片側クリアランス（図３ではｍ１、ｍ２で表示）で大きくても７５μｍに抑えている。この片側クリアランスｍ１、ｍ２は小さいと隙間の中に入り込む発光素子３５の光量は少なくなり、基板３１の上面３１ａの電極パターン３２ａからの反射光が多くなるので光の利用効率は高くなる。一方、クリアランスｍ１、ｍ２が大きいと隙間の中に入り込む光量も多くなる。隙間の中は反射面が形成されているのでその反射面で反射されて透光性樹脂３７の上面側に出射する出射光も現れるが、損失する光も現れてきて光の利用効率としては悪くなる。
従って、このクリアランスは光の利用効率の面から考えるとクリアランスが小さければ小さいほど好ましい。しかしながら、クリアランスが小さいと発光素子３５の実装作業の上での実装しづらさ現れてくる。このため、実装作業に影響を及ぼさない範囲での最大クリアランスを設定しており、片側クリアランスを大きくても７５μｍに抑えることで組立上の影響を解消している。また、大きくても７５μｍに抑えておけば光の利用効率の面で顕著な差は生じない。

以上の構成としたことによる作用・効果について図４を用いて説明する。なお、ここでは凹部を設けて凹部に発光素子を搭載した場合と、凹部を設けないで平坦な電極パターン上に発光素子を搭載した場合を比較しながらその効果を述べる。図４において、一点鎖線で示した３２ａ’は凹部を設けない場合の電極パターンを示しており、平坦な反射面をなしている。
Ｐ７、Ｐ８は凹部３１ｂに発光素子３５を搭載したときの発光素子３５からの出射光で、電極パターン３２ａのＱ７、Ｑ８の部位で反射される出射光を示している。
Ｐ７’、Ｐ８’は凹部を設けなかった場合の発光素子３５からの出射光で、平坦な電極パターン３２ａ’のＱ７’、Ｑ８’の部位で反射される出射光を示している。なお、Ｐ７とＰ７’は発光素子３５からの同一出射光、Ｐ８とＰ８’は発光素子３５からの同一出射光である。

発光素子３５を凹部３１ｂの中に搭載し、発光素子３５の発光部３５ａを電極パターン３２ａの反射面から僅かに飛び出す位置にくるように配置すると発光部３５ａは反射面に近接する。このために、図４に示すように、例えば、Ｐ７の出射光はＱ７の部位で反射する。今仮に凹部を設けずに平坦面に搭載した場合にはＱ７’の部位で反射することになる。従って、反射部位はＱ７’からＱ７へと発光素子３５側に近づく。同様に、Ｐ８の出射光も同じで、反射部位はＱ８’からＱ８へと発光素子３５側に近づく。
このように、電極パターン３２ａでの反射部位が発光素子３５側に近づくことで、発光素子３５から余り離れていない領域での反射光は透光性樹脂３７の上面側に出射するようになる。
つまり、発光素子３５の発光部３５ａを反射面に近付けることで透光性樹脂３７の上面側に集光する光量が多くなる。

また、凹部３１ｂの中も電極パターン３２ａと同じ反射面を設けてあり、凹部３１ｂと発光素子３５との間のクリアランスも大きくても片側７５μｍに抑えている。クリアランス（隙間）を小さく抑えていることで隙間の中に入り込む発光素子３５の光量は少なくなり、基板３１の上面３１ａの電極パターン３２ａからの反射光が多くなる。また、隙間の中で損失する光も少なくなるので光の利用効率は高くなる。

また、電極パターン３２ａ、３３ａの表面はＡｇ金属での高反射率をなす金属の反射面をなしていることから反射面からの反射光量が増え、光の利用効率は高くなる。

また、電極パターン３２ａと電極パターン３３ａを絶縁するために設けた隙間ゾーン３１ｄは導通しない程度の隙間に設定し、許容できる範囲で発光素子３５から離れた位置に設けている。発光素子５から遠のいた位置に設けることで発光素子３５の近傍周辺は平坦な金属の反射面となり、そこから反射される反射光は透光性樹脂３７の上面側に出射するようになる。そして、透光性樹脂３７の上面側に集光する光量が増える。

以上のことによって、透過性樹脂３７の上面側に向かって集光する光量が多くなり、光の利用効率アップの効果も合わさって上面側での光度アップの効果が得られる。

また更に、上面側での光度アップの効果が得られることでＬＥＤの平面的（平面の面積的）な大きさを小さくするこがを可能になる。また、凹部３１ｂに発光素子３５を搭載することでＬＥＤの厚みは薄く（小さく）でき、全体的に小型化が可能になる。

また、光度アップの効果によって、ＬＥＤを複数使用するような場合にはＬＥＤの個数を減らすことができるようになる。これは、使用個数が減ることでコストダウンの効果につながる。

なお、第１実施形態においては、電極パターン３２ａ、３３ａは銅箔の上にＮｉメッキを施し、更に、その上にＡｇメッキを施して形成した。しかしながら、Ａｇメッキに限るものではなく、例えば、ＰｔメッキやＲｈメッキなどの白色系金属メッキを施しても反射率の高い反射面を得ることができる。メッキによる電極パターンの形成方法はコスト面で安く製作できるメリットがある。
しかしながら、本発明においては必ずしもメッキ方法に限るものではなく、Ａｇ金属などを用いて真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法でＡｇ金属被膜を形成し、その後にフォトリソグラフィ法で所定の形状に仕上げて電極パターンを形成しても構わないものである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤについて図５、図６を用いて説明する。なお、図５は本発明の第２実施形態に係るＬＥＤの斜視図、図６は図５におけるＡ−Ａ断面図を示している。

第２実施形態に係るＬＥＤ５０は、図５、図６に示すように、上面４１ａに凹部４１ｂを設けた基板４１と、基板４１の上下面と側面に対向して設けた一対の電極４２、４３と、基板１の凹部４１ｂに搭載した発光素子４５と、発光素子４５と電極４２、４３とを電気的に接続する金線からなるボンディングワイヤ４６Ｂ、４６Ａと、エポキシ樹脂などから形成されて発光素子４５及びボンディングワイヤ４６Ａ、４６Ｂを埋め込んで封止する透光性樹脂４７を主要部品として構成している。

第２実施形態のＬＥＤ５０の構成で前述の第１実施形態のＬＥＤ４０の構成と異なる所は、発光素子４５の構造が異なっていることである。発光素子４５はアノード電極とカソード電極が上面側にそれぞれ分かれて設けられている構造のものを用いている。従って、発光素子４５のアノード電極とカソード電極に電気的導通を図るために２本のボンディングワイヤ４６Ｂ、４６Ａを設けて接続する構成を取っている。基板４１やアノード用の電極４２、カソード用の電極４３、透光性樹脂４７は前述の第１実施形態の仕様のものと同じ仕様のものを用いている。

以下、ＬＥＤ５０の構成要素部品の仕様などについて簡単に説明する。基板４１はガラスエポキシ樹脂やＢＴレジンなどから形成されており、上面４１ａの中央部に凹部４１ｂを設けている。

電極４２はアノード用の電極で、基板４１の上面４１ａに設けた電極パターン４２ａと、側面に設けた電極パターン４２ｂ、下面に設けた電極パターン４２ｃからなっている。これら電極パターンはいずれも繋がってパターンをなしている。上面４１ａに設けた電極パターン４２ａは凹部４１ｂの底面や壁面にも設けられており、また、上面４１ａのかなり広い領域に渡って設けられている。そして、電極パターン４２ａと発光素子４５のアノード電極がボンディングワイヤ４６Ｂを介して接続している。

電極４３はカソード用の電極で、基板４１の上面４１ａに設けた電極パターン４３ａと、側面に設けた電極パターン４３ｂ、下面に設けた電極パターン４３ｃからなっている。これら電極パターンはいずれも繋がってパターンをなしている。そして、電極パターン４３ａと発光素子４５のカソード電極がボンディングワイヤ４６Ａを介して接続している。

基板４１の上面４１ａに設けたアノード用の電極パターン４２ａとカソード用の電極パターン４３ａとの間には隙間ゾーン４１ｄを設けて電極パターン４２ａと電極パターン４３ａを絶縁している。この隙間ゾーン４１ｄは狭いほど好ましく、導通しない程度の隙間に設定している。そして、この隙間ゾーン４１ｄは許容できる範囲で発光素子４５から離れた位置に設けている。

電極パターン４２ａ、電極パターン４２ｂ、電極パターン４２ｃを有する電極４２、並びに、電極パターン４３ａ、電極パターン４３ｂ、電極パターン４３ｃを有する電極４３は金属から形成しており、反射率の高い金属の反射面を有している。第２実施形態では前述の第１実施形態と同様に、銅箔上にＮｉメッキ、Ａｇメッキを施した金属多層膜で構成していて、表面はＡｇ金属から形成された反射率の高い反射面をなしている。

発光素子４５は発光部４５ａを有して、アノード電極とカソード電極が上面側に設けられたタイプを使用している。この発光素子４５は基板４１の凹部４１ｂに絶縁性接着剤４８を介して固定している。

基板４１に設ける凹部４１ｂは所要の深さ、所要の大きさでもって形成する。そして、凹部４１ｂに搭載する発光素子４５は、前述の第１実施形態で説明したと同じように、発光素子４５の発光部４５ａ（黒の太線で示している）が電極パターン４２ａの反射面から僅かに飛び出す位置にくるように配置している。また、凹部４１ｂと発光素子４５とのクリアランス（隙間）は片側クリアランスで大きくても７５μｍに抑えている。

以上の構成をなすことにより、前述の第１実施形態でのＬＥＤと同様な作用・効果を得ることができる。ここでの詳細な作用説明は省略するが、光の利用効率がアップすると同時に透光性樹脂４７の上面側に集光する光量が多くなり、上面側での光度がアップして明るさが増す。また、小型化も可能になり、複数のＬＥＤを使用するような場合には使用個数を減らすことができるようになる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るＬＥＤについて図７、図８を用いて説明する。なお、図７は本発明の第３実施形態に係るＬＥＤの斜視図、図８は図７におけるＬＥＤの要部断面図を示している。

第３実施形態のＬＥＤは基板の２箇所に凹部を設け、２箇所の凹部にそれぞれ同一発光色の発光素子を搭載したものである。第３実施形態では発光素子を２個用いたもので説明するが、発光素子が３個用いたものでも、あるいはそれ以上用いたものでも同じような構成で形成することができる。また、用いる発光素子は発光色が同じのものでも良いし、異なったものでも良く、仕様に合わせて適宜な発光色の発光素子を用いれば良いものである。

第３実施形態のＬＥＤ７０は、２箇所に凹部５１ｂを設けた基板５１と、基板５１の上面５１ａや側面、下面に設けた電極５２、５３、５４と、基板５１の２箇所の凹部５１ｂに搭載した２個の発光素子５５、６５と、発光素子５５、６５とそれぞれの電極を接続したボンディングワイヤ５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂと、この発光素子５５、６５と各ボンディングワイヤを埋めて封止した透光性樹脂５７を主要部品にして構成している。

ここで、電極５２はアノード用の電極で、基板５１の上面５１ａ、側面、下面と繋がってそれぞれ電極パターンを有している。上面５１ａ側には電極パターン５２ａが、側面側には電極パターン５２ｂが、下面側には電極パターン５２ｃがある。また、基板５１の２箇所の凹部５１ｂにも電極パターン５２ａが設けられている。

アノード用の電極５２は、第３実施形態においては、発光素子５５、６５に対して共通電極をなしている。つまり、電極５２の電極パターン５２ａと発光素子５５とはボンディングワイヤ５６Ｂでもって接続し、発光素子６５とはボンディングワイヤ６６Ｂでもって接続するいわゆる並列接続の方式を取っている。

電極５３、５４はカソード用の電極であり、基板５１の上面５１ａ、側面、下面と繋がってそれぞれ電極パターンを有している。上面５１ａ側には電極パターン５３ａ、５４ａが、側面側には電極パターン５３ｂ、５４ｂ（電極パターン５４ｂは図７、８には描いていない）が、下面側には電極パターン５３ｃ、５４ｃ（電極パターン５４ｃは図７、８には描いていない）がある。

カソード用の電極５３、５４は、第３実施形態においては、それぞれ単独で設けており、電極５３の電極パターン５３ａと発光素子５５とをボンディングワイヤ５６Ａでもって接続し、電極５４の電極パターン５４ａと発光素子６５とをボンディングワイヤ６６Ａでもって接続するいわゆる直列接続の方式を取っている。

基板５１の上面５１ａに設けた電極５２の電極パターン５２ａは上面５１ａの広い領域に設けており、電極５３の電極パターン５３ａとは隙間ゾーン５１ｄでもって絶縁している。また、電極５４の電極パターン５４ａとは隙間ゾーン５１ｅでもって絶縁している。

隙間ゾーン５１ｄは発光素子５５から許容できる範囲で遠くの位置に設けており、また、隙間ゾーン５１ｄの幅は電極パターン５２ａと電極パターン５３ａが導通しない範囲で狭く取っている。同様に、隙間ゾーン５１ｅも発光素子６５から許容できる範囲で遠くの位置に設けており、また、隙間ゾーン５１ｅの幅も電極パターン５２ａと電極パターン５４ａが導通しない範囲で狭く取っている。

発光素子５５、６５はアノード電極とカソード電極が上面側に設けられたタイプを使用している。この発光素子５５、６５は基板５１の凹部５１ｂに絶縁性接着剤５８を介して固定している。

ここで、基板５１の側面に設けた電極５２の電極パターン５２ｂ、電極５３の電極パターン５３ｂ、電極５４の電極パターン５４ｂ（図示していない）は略半円筒形状をなす曲面上に設けている。これは、略円筒形状の孔を設けた大判なる基板を用いて、ＰＶＤ法で孔の内周面に電極パターンを形成し、最後の工程で１個１個に切断する製造方法を取ることによって得られる。つまり、大判なる基板を用いて多数個取りの製造方法を取った構成をなしている。

第３実施形態での電極５２、５３、５４は真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法などのＰＶＤ法でＣｕ金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法で所定の形状に仕上げ、その後にＮｉメッキとＡｇメッキを施して３層からなる積層金属膜で形成している。表面はＡｇ金属での反射率の高い反射面をなしている。

また、基板５１の２箇所の凹部５１ｂは所要の深さ、所要の大きさでもって形成している。そして、凹部５１ｂに搭載する発光素子５５、６５は、前述の第１実施形態で説明したと同じように、発光素子５５の発光部５５ａ（黒の太線で示している）が電極パターン５２ａの反射面から僅かに飛び出す位置にくるように配置している。発光素子６５についても同様で、発光素子６５の発光部６５ａ（黒の太線で示している）が電極５２の電極パターン５２ｂの反射面から僅かに飛び出す位置にくるように配置している。また、２箇所の凹部５１ｂと発光素子５５、６５とのクリアランス（隙間）は片側クリアランスで大きくても７５μｍに抑えている。

以上の構成をなすことにより、前述の第１実施形態で説明した効果と同じ効果を得る。即ち、発光素子５５、６５の発光部５５ａ、６５ａの位置（高さ）を電極５２の電極パターン５２ｂの反射面に近付け、発光素子５５、６５と凹部５１ｂの片側クリアランスを大きくても７５μｍに抑えていることで、光の利用効率が高められると共に透光性樹脂５７の上面側に集光する光量が増え、上面側での光度がアップして明るさが増す。

更にまた、同一発光色の発光素子５５、６５を２個搭載することで１個の発光素子の場合より更に光度がアップして明るい輝度のＬＥＤが得られる。なお、第３実施形態では２個用いたが、更に個数を増やすことも可能で、個数が増えることによって輝度がアップする。そして、従来技術で図９をもって説明した構成で複数個の発光素子を用いたＬＥＤと比べると、全体的に用いる発光素子の個数を減らすことができる効果も生む。また、赤色（Ｒ）発光の発光素子、緑色（Ｇ）発光の発光素子、青色（Ｂ）発光の発光素子を搭載した場合には、透光性樹脂５７の上面側に集光する光量が増えることでＲ、Ｇ、Ｂの混色度合いが高められて、混色の均一性が高められての光度の高い白色発光のＬＥＤを得ることができる。

なお、第３実施形態においては、カソード用の電極５３、５４はそれぞれ別個に設けて直列接続の接続方式を取ったが、アノード用の電極５２と同じように電極を共通電極として１つにし、並列接続方式で構成することもできる。また逆に、カソード用の電極５３、５４と同様にアノード用の電極を２つ設けて発光素子５５、５６と直列接続の接続方式を取る構成も可能である。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤの斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＢ部の拡大図である。 図１におけるＬＥＤの作用・効果を説明する模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤの斜視図である。 図５におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３実施形態に係るＬＥＤの斜視図である。 図７におけるＬＥＤの要部断面図である。 従来技術での表面実装型ＬＥＤの一般的な基本的構成を示す斜視図である。 特許文献１に記載された発光ダイオード（ＬＥＤ）の斜視図である。 図９に示した構成のＬＥＤの作用を説明する模式的に示した斜視図である。

符号の説明

３１、４１、５１ 基板
３１ａ、４１ａ、５１ａ 上面
３１ｂ、４１ｂ、５１ｂ 凹部
３１ｄ、４１ｄ、５１ｄ、５１ｅ 隙間ゾーン
３２、３３、４２、４３、５２、５３、５４ 電極
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ 電極パターン
３５、４５、５５、６５ 発光素子
３５ａ、４５ａ、５５ａ、６５ａ 発光部
３６、４６Ａ、４６Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ ボンディングワイヤ
３７、４７、５７ 透光性樹脂
３８ 導電性接着剤
４０、５０、７０ ＬＥＤ
４８、５８ 絶縁性接着剤

Claims (4)

1. 基板上に搭載した発光素子を透光性樹脂で埋め込んだ発光ダイオードにおいて、
   前記基板の上面には少なくとも１個の凹部と、前記基板の上面の一部を除いた部分に反射率の高い反射面を有し、
   前記発光素子を前記反射面を有する前記凹部に搭載すると共に、前記発光素子の発光部を前記反射面から僅かに飛び出す位置に配置したことを特徴とする発光ダイオード。
2. 前記反射面は一対の電極パターンの反射面であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
3. 前記反射面はＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈなどの白色系金属による反射面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオード。
4. 前記発光素子と前記凹部とのクリアランスは片側クリアランスが大きくても７５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。

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