JP3246386B2 - 発光ダイオード及び発光ダイオード用の色変換モールド部材 - Google Patents

発光ダイオード及び発光ダイオード用の色変換モールド部材

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JP3246386B2
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Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本願発明は、LEDディスプ
レイ、バックライト光源、信号機、光センサー、照光式
スイッチ及び各種インジケータなどに利用される発光ダ
イオード(以下、LEDランプともいう)に係わり、特
に半導体発光素子(以下、LEDチップともいう。)か
らの発光を変換して発光させる蛍光物質を有し、高輝
度、高均一に発光可能な発光ダイオードとその発光ダイ
オードに適したモールド部材に関する。

【0002】

【従来技術】発光ダイオードは、小型で効率が良く鮮や
かな色の発光をする。また、LEDランプに用いられる
LEDチップは、半導体素子であるため球切れなどの心
配がない。初期駆動特性が優れ、振動やON/OFF点灯の
繰り返しに強いという特徴を有する。また、使用される
発光層の半導体材料、形成条件などによって紫外から赤
外まで種々の発光波長を放出させることが可能である。
また、優れた単色性のピーク波長を有する。そのため各
種インジケータや種々の光源として利用されている。

【0003】しかしながら、発光ダイオードは優れた単
色性のピーク波長を有するが故に白色系発光光源などと
させるためには、RGB(赤色、緑色、青色)などが発
光可能な各LEDチップをそれぞれ近接して発光させ拡
散混色させる必要がある。このような発光ダイオード
は、種々の色を自由に発光させることができる。他方、
白色系のみを発光させる場合においてもRGBなどのL
EDチップをそれぞれ使用せざるを得ない。本出願人は
先にLEDチップの発光色を蛍光物質で色変換させた発
光ダイオードとして特開平5−152609号公報、特
開平7−99345号公報などに記載された発光ダイオ
ードを提案した。このようなLEDチップからの光と、
この光によって励起され発光する蛍光物質を利用するこ
とによって、1種類のLEDチップのみを用いた場合で
あっても白色系など種々の発光色をえることができる。

【0004】

【発明が解決する課題】しかしながら、LEDチップ周
辺に近接して配置された蛍光物質は、太陽光よりも約3
0倍から40倍にも及ぶ強照射強度の光線やLEDチッ
プの昇温などに伴う高温、更には直流電界にさらされ
る。特に、LEDチップを高エネルギーバンドギャップ
を有する窒化物系化合物半導体を用いた場合などにおい
ては、LEDチップから発光した光エネルギーが必然的
に高くなる。この場合、発光強度を更に高め長期に渡っ
て使用すると、蛍光物質自体が劣化し、発光した光の色
調がずれる或いは外部取り出し効率が低下する蛍光物質
もある。さらに、LEDランプは、一般的に樹脂モール
ドに被覆されてはいるものの外部環境からの水分の進入
などを完全に防ぐことや製造時に付着した水分を完全に
除去することはできない。蛍光物質によっては、このよ
うな水分が発光素子からの高エネルギー光や熱によって
蛍光物質の劣化を促進する場合もある。そこで、本発明
者らは、鋭意研究の結果、窒化物系化合物半導体を発光
層に有する半導体発光素子を用いる場合、蛍光物質にセ
リウムで付活したイットリウム・アルミニウム酸化物系
蛍光物質を用いることによって十分な発光輝度を安定し
て発光することを見出した。本発明は特に、蛍光物質に
セリウムで付活したイットリウム・アルミニウム酸化物
系蛍光物質を用いる発光ダイオードにおいて、更なる発
光特性の向上を図り、より高輝度、高均一な発光ダイオ
ードを提供することと、発光ダイオード用の色変換モー
ルド部材を提供することを目的とする。

【0005】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の実
験の結果、可視光域における光エネルギーが比較的高い
窒化物系化合物半導体を発光層に有する半導体発光素子
を用いる場合、半導体発光素子からの光によって励起さ
れ且つ発光するセリウムで付活されたイットリウム・ア
ルミニウム酸化物系蛍光物質が、Ba、Sr、Mg、C
aおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の
元素成分及び/又はSi元素成分を含有すると、より高
輝度、高均一なLEDランプが得られることを見い出し
完成したものである。すなわち、本発明に係る第1の色
変換モールド部材は、窒化物系化合物半導体を発光層に
有する半導体発光素子からの可視光を色変換させるため
の蛍光物質が分散された透明樹脂からなるモールド部材
であって、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
つBa、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される
少なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイッ
トリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であることを
特徴とする。また、本発明に係る第2の色変換モールド
部材は、窒化物系化合物半導体を発光層に有する半導体
発光素子からの可視光を色変換させるための蛍光物質が
分散された透明樹脂からなるモールド部材であって、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
つSi、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる
群から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウム
で付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光
物質であることを特徴とする。また、本発明に係る第1
と第2の色変換モールド部材は、前記蛍光物質にTb、
Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、N
i、Ti、Euの少なくとも一種が含有されていてもよ
い。また、本発明に係る第1と第2の色変換モールド部
材は、前記蛍光物質の平均粒径が1.0μmから20μ
mの大きさであることが好ましい。

【0006】本発明に係る第1の発光ダイオードは、窒
化物系化合物半導体を発光層に有する半導体発光素子
と、該半導体発光素子が発光する光によって励起されて
補色関係にある光を発光させる蛍光物質が分散された透
明樹脂或いは硝子とを有する発光ダイオードであって、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
つBa、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される
少なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイッ
トリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であることを
特徴とする。また、本発明に係る第2の発光ダイオード
は、窒化物系化合物半導体を発光層に有する半導体発光
素子と、該半導体発光素子が発光する光によって励起さ
れて補色関係にある光を発光させる蛍光物質が分散され
た透明樹脂或いは硝子とを有する発光ダイオードであっ
て、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
質であることを特徴とする。さらに、本発明に係る第3
の発光ダイオードは、マウント・リードのカップ内に配
置され且つ電気的に接続させた発光層が窒化物系化合物
半導体であるLEDチップと、該LEDチップと電気的
に接続させたインナー・リードと、前記LEDチップが
発光した光によって励起され発光する蛍光物質を含有す
る透明樹脂を前記カップ内に充填させたコーティング部
材と、該コーティング部材、LEDチップ及びマウント
・リードとインナー・リードの先端を被覆するモールド
部材とを有する発光ダイオードであって、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
Ba、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される少
なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイット
リウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であり、前記L
EDチップからの光及び前記蛍光物質からの光によって
白色系が発光可能なことを特徴とする。またさらに、本
発明に係る第4の発光ダイオードは、マウント・リード
のカップ内に配置され且つ電気的に接続させた発光層が
窒化物系化合物半導体であるLEDチップと、該LED
チップと電気的に接続させたインナー・リードと、前記
LEDチップが発光した光によって励起され発光する蛍
光物質を含有する透明樹脂を前記カップ内に充填させた
コーティング部材と、該コーティング部材、LEDチッ
プ及びマウント・リードとインナー・リードの先端を被
覆するモールド部材とを有する発光ダイオードであっ
て、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
質であり、前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質
からの光によって白色系が発光可能なことを特徴とす
る。また、本発明に係る第5の発光ダイオードは、筐体
内に配置させた発光層が窒化物系化合物半導体であるL
EDチップと、該LEDチップが発光した光によって励
起されて発光する蛍光物質を含有する透明樹脂を前記L
EDチップが配置された筐体内に充填されたモールド部
材とを有する発光ダイオードであって、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
Ba、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される少
なくとも一種の元素成分を含むセリウムで付活されたイ
ットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であり、前
記LEDチップからの光及び前記蛍光物質からの光によ
って白色系が発光可能なことを特徴とする。また、本発
明に係る第6の発光ダイオードは、筐体内に配置させた
発光層が窒化物系化合物半導体であるLEDチップと、
該LEDチップが発光した光によって励起されて発光す
る蛍光物質を含有する透明樹脂を前記LEDチップが配
置された筐体内に充填されたモールド部材とを有する発
光ダイオードであって、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
質であり、前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質
からの光によって白色系が発光可能なことを特徴とす
る。また、本発明に係る第1〜第6の発光ダイオードに
おいて、前記蛍光物質の平均粒径が1.0μmから20
μmの大きさであることが好ましい。また、本発明に係
る第1〜第6の発光ダイオードにおいて、前記蛍光物質
にTb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、
Co、Ni、Ti、Euの少なくとも一種が含有されて
いてもよい。また、本発明に係る第1〜第6の発光ダイ
オードにおいて、前記透明樹脂はエポキシ樹脂、ユリア
樹脂、シリコーン樹脂からなる群から選択される一種で
構成することができる。また、本発明に係る第1〜第6
の発光ダイオードにおいて、前記透明樹脂に拡散剤、着
色剤、紫外線吸収剤からなる群から選択される少なくと
も一種を含有させてもよい。

【0007】

【発明の実施の形態】本願発明は、半導体発光素子から
の光をセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウ
ム・酸化物系蛍光物質によって色変換させる発光ダイオ
ードにおいて、イットリウム・アルミニウム酸化物にB
a、Sr、Mg、Ca、Znの少なくとも一種及び/又
はSiを含有させることにより発光ダイオードの輝度、
均一性が向上させるものである。その理由は定かではな
いが、上記元素成分の少なくとも一種が窒化物系化合物
半導体から放出される光に対して反応性の良い蛍光物質
の種結晶などとなり、結晶性が著しく向上するためと考
えられる。特に、半導体発光素子から放出された光は、
蛍光物質によって、吸収、反射や散乱が高密度に生ずる
ため蛍光物質の結晶性や粒径などが発光ダイオードの発
光特性に大きく寄与するものと考えられる。

【0008】具体的な発光ダイオードの一例として、チ
ップタイプLEDを図2に示す。チップタイプLEDの
筐体204内にサファイア基板を用いた窒化ガリウム系
半導体を発光層に用いた半導体発光素子202(LED
チップ)をAg含有のエポキシ樹脂などを用いて固定さ
せる。また、導電性ワイヤー203として金線を半導体
発光素子202(LEDチップ)の各電極と筐体204
に設けられた配線にそれぞれ電気的に接続させてある。
Mgが含有され且つセリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム酸化物系蛍光物質をシリコーン樹脂中に
混合分散させたものをLEDチップ、導電性ワイヤーな
どを外部応力などから保護するモールド部材兼コーティ
ング部材として均一に硬化させてコーティング部材20
1を形成する。このような発光ダイオードに配線205
を介して電力を供給させることによってLEDチップ2
02を発光させる。半導体発光素子202(LEDチッ
プ)からの光と、その光によって励起され発光する蛍光
物質からの光との混色により白色系などが発光可能な発
光ダイオードとすることができる。また、他の具体例と
して、図3に面状発光タイプの発光ダイオードの概略断
面図を示す。図3の発光ダイオードは、フォトルミネッ
センス蛍光体をコーティング部材300や導光板308
の一方の主面上に設けられた散乱シート301に含有さ
せる。あるいは、バインダー樹脂と共に散乱シート30
1に塗布してもよい。具体的には、絶縁層及び導電性パ
ターンが形成されたコの字型の金属基板304の内側の
底部にLEDチップ302を固定する。LEDチップ3
02と導電性パターンとの電気的導通をとった後、フォ
トルミネッセンス蛍光体をエポキシ樹脂と混合撹拌しL
EDチップ302が搭載されたコの字型の金属基板30
4の内側に充填させる。こうしてLEDチップが固定さ
れた金属基板304は、アクリル製導光板308の一方
の端面にエポキシ樹脂等で固定される。また、導光板3
08の他方の主面上には、蛍現象防止のための白色散乱
剤が含有されたフィルム状の反射部材307を配置さ
せ、LEDチップ302が設けられていない他方の端面
上にも反射部材307を設ける。すなわち、金属基板3
04が取り付けられた端面及び散乱シート301が形成
された部分を除いて、導光板308を覆うように反射部
材307を形成して、発光効率を向上させてある。以上
のように構成することにより、図3の発光ダイオード
は、例えばLEDのバックライトとして十分な明るさが
得られる。またさらに異なる具体例として、図1に示
す、インナーリード106及びマウントリード105と
を用いたリードタイプのLEDランプ(詳細は、実施例
1の説明において記述する。)等もあり、本発明は、上
述の図1〜図3の発光ダイオードを含む種々の発光ダイ
オードに適用することができる。

【0009】以下、本願発明の構成部材について詳述す
る。 (蛍光物質) 本願発明に用いられる蛍光物質は、窒化物系化合物半導
体を発光層とする半導体発光素子から発光された光で励
起されて発光できるセリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとしたもので
ある。具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍
光物質としては、 YAlO3:Ce、Y3Al512:Ce(YAG:C
e)やY4Al29:Ce、更には、これらの混合物な
どが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系
蛍光物質にBa、Sr、Mg、Ca、Znの少なくとも
一種を含有させるためには、これらの元素成分が含有さ
れた化合物などを蛍光物質の焼成時に混合させることに
よって蛍光物質に含有させることできる。具体的には、
蛍光物質として、Y、Ce及びAlの原料としての酸化
物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、そ
れらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、
Y、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解
液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物
と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。こ
れらの原料とBa、Sr、Mg、Ca、Znの少なくと
も一種を含有する化合物とを適量混合して坩堝に詰め、
空気中約1350〜1450°Cの温度範囲で2〜5時
間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミル
して、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得るこ
とができる。

【0010】本願発明においてBa、Sr、Mg、Ca
およびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種が結
晶性を向上させる元素成分となるが、通常化合物の形態
で添加される。この種化合物としては、BaF2、Ba
Cl2、BaCO3、SrF2、SrCl2、SrCO3
MgF2、MgCl2、MgCO3、CaF2、CaC
2、CaCO3、ZnF2、ZnCl2、ZnCO3など
が好適に挙げられる。セリウムで付活されたイットリウ
ム・アルミニウム酸化物系蛍光物質に含有されるBa、
Sr、Mg、Ca及びZnから選択される少なくとも一
種の元素は、0.01〜10.0%含有されることが好
ましく、0.1〜5.0%含有させることがより好まし
い。

【0011】また、蛍光物質の励起スペクトルを窒化物
系化合物半導体の発光波長に合わせて調整したり、蛍光
物質からの発光スペクトルを所望の発光波長とするため
にイットリウムの少なくとも一部をLu、Sc、La、
Gd、Smに置換することもできる。同様に、アルミニ
ウムの少なくとも一部をIn、B、Tl、Gaに置換す
ることもできる。この場合も、上記蛍光物質の原料にこ
れらの元素成分を含む酸化物などを所望量に応じて混合
させ焼成させることによって得ることができる。ここ
で、Gd等が加えられるほど蛍光物質の励起スペクトル
及び発光スペクトルが長波長側にずれ、Al等が加えら
れるほど、蛍光物質の励起スペクトル及び発光スペクト
ルが短波長側にずれる傾向にある。なお、励起スペクト
ルの波長のずれは、発光スペクトルの波長のずれに比べ
て小さいので発光効率を維持したまま発光色を変調する
ことができる。さらに、所望に応じて付活剤として働く
Ceに加えTb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、N
d、Dy、Co、Ni、Ti、Euらを含有させること
もできる。

【0012】また、セリウムで付活されたイットリウム
・アルミニウム酸化物系化合物にSiを含有させること
によって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃
えることができる。本願発明においては、Ba、Sr、
Mg、CaおよびZnからなる群から選ばれる少なくと
も一種の添加により結晶性の優れた蛍光物質を形成する
ことを主眼とするが、結晶粒径が大きすぎると半導体発
光素子からの光量を増やしても蛍光物質からの光量が増
加しにくくバラツキが大きくなる傾向がある。そのた
め、Ba、Sr、Mg、CaおよびZnからなる群から
選ばれる少なくとも一種に代えてSiを添加してもよ
い。または、それらの1種と併用して結晶性の優れた蛍
光物質を形成すると同時に、Siを本願発明の蛍光物質
に含有させることによって結晶成長を制御し、蛍光物質
の粒子を揃えるようにしてもよい。

【0013】本願発明において、Siを含有させるため
には、原材料としてSiO2、Si34、SiCなどを
混合させることによって形成させることができる。セリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系
蛍光物質に含有されるSiは、0.001〜5.0%含
有されることが好ましく、より好ましくは、0.01〜
3.0%である。

【0014】本願発明に利用される蛍光物質の平均粒径
は、よりすぐれた発光特性とするために1.0から20
μmが好ましく、3.0から15.0μmがより好まし
い。

【0015】形成された蛍光物質から放出された光と、
窒化物系化合物半導体を発光層に用いた半導体発光素子
から発光した光とが補色関係などにある場合、混色を利
用して白色系の発光色の表示を行うことができる。この
場合、発光ダイオードの外部には、LEDチップからの
光と蛍光物質からの光とがそれぞれ放出される必要があ
る。したがって、蛍光物質のバルク層内などにLEDチ
ップを閉じこめ、蛍光物質のバルクにLEDチップから
の光が透過する開口部を1乃至2以上有する構成や蛍光
物質をLEDチップからの光が外部に放出される程度の
薄膜とした構成のLEDランプとしても良い。また、蛍
光物質の粉体を樹脂や硝子中に含有させLEDチップか
らの光が透過する程度に薄く形成させても良い。蛍光物
質と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整するこ
と及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を
含め電球色など任意の色調を提供させることができる。

【0016】さらに、蛍光物質の含有分布は、混色性や
耐久性にも影響する。すなわち、蛍光物質が含有された
コーティング部材やモールド部材の表面側からLEDチ
ップに向かって蛍光物質の分布濃度が高い場合は、外部
環境からの水分などの影響をより受けにくく水分による
劣化を抑制しやすい。他方、蛍光物質の含有分布をLE
Dチップからモールド部材表面側に向かって分布濃度が
高くなると外部環境からの水分の影響を受けやすいがL
EDチップからの発熱、照射強度などの影響がより少な
く蛍光物質などの劣化を抑制することができる。このよ
うな、蛍光物質の分布は、蛍光物質を含有する部材、形
成温度、粘度や蛍光物質の形状、粒度分布などを調整さ
せることによって種々形成させることができる。したが
って、使用条件などにより蛍光物質の分布濃度を、種々
選択することができる。

【0017】本願発明の蛍光物質は、特にLEDチップ
と接する或いは近接して配置され放射照度として(E
e)=3W・cm-2以上10W・cm-2以下においても
高効率に十分な耐光性有する発光ダイオードとすること
ができる。

【0018】本願発明の発光ダイオードにおいてこのよ
うな蛍光物質は、組成の異なる2種類以上のセリウムで
付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
質を混合させてもよい。これによって、発光色や、励起
光が種々選択できるセンサーやRGBの波長成分を有す
る発光ダイオードとすることができる。

【0019】(半導体発光素子) 本願発明に用いられる半導体発光素子としてとは、セリ
ウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系
蛍光物質を効率良く励起できる窒化物系化合物半導体を
発光層に用いたものが挙げられる。半導体発光素子とし
ては、HDVPE法やMOCVD法等により基板上にI
nGaNやGaN等の窒化物系化合物半導体を発光層と
して形成させる。半導体の構造としては、MIS接合、
PIN接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ構
造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導
体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択す
ることができる。また、半導体活性層を量子効果が生ず
る薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構
造とすることもできる。

【0020】窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、S
i、ZnO等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い
窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用
いることがより好ましい。また、サファイヤ基板上に
は、単結晶を形成させる場合よりも低温でGaN、Al
N等のバッファー層を形成することが好ましい。

【0021】なお、窒化物系化合物半導体は、不純物を
ドープしない状態でn型導電性を示す。発光効率を向上
させるなど所望のn型窒化ガリウム半導体を形成させる
場合は、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、T
e、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒
化ガリウム半導体を形成させる場合は、p型ドーパンド
であるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープ
させる。窒化ガリウム系化合物半導体は、p型ドーパン
トをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパ
ント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズ
マ照射等によりp型化させることが好ましい。

【0022】絶縁性基板を用いた半導体発光素子の場合
は、絶縁性基板の一部を除去する、或いは半導体表面側
からp型半導体及びn型半導体の露出面をエッチングす
ることなどによりp型及びn型用の電極面を形成するこ
とができる。各半導体の電極面上にスパッタリング法や
真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させ
る。発光面側に設ける電極は、全被覆せずに発光領域を
取り囲むようにパターニングするか、或いは金属薄膜や
金属酸化物などの透光性電極を用いることができる。こ
のように形成された半導体発光素子をそのまま利用する
こともできるし、個々に分割したLEDチップとして使
用しても良い。

【0023】個々に分割されたLEDチップとして使用
する場合は、形成された半導体ウエハー等をダイヤモン
ド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソー
により直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅
の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外力によって半
導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針
が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハー
に極めて細いスクライブライン(経線)を例えば碁盤目
状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエ
ハーからチップ状にカットする。このようにしてLED
チップを形成させることができる。

【0024】本願発明の発光ダイオードにおいて白色系
を発光させる場合は、蛍光物質との補色関係や樹脂劣化
等を考慮して発光素子の発光波長は400nm以上53
0nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下
がより好ましい。LEDチップと蛍光物質との効率をそ
れぞれより向上させるためには、450nm以上475
nm以下がさらに好ましい。

【0025】(導電性ワイヤー) 導電性ワイヤーとしては、半導体発光素子の電極とのオ
ーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が
よいものが好ましい。熱伝導度としては0.01cal
/cm2/cm/℃以上が好ましく、より好ましくは
0.5cal/cm2/cm/℃以上である。また、作
業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましく
は、Φ10μm以上、Φ45μm以下である。このよう
な導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、ア
ルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワ
イヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各
半導体発光素子であるLEDチップの電極と、インナー
・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボン
ディング機器によって容易に接続させることができる。

【0026】(マウント・リード) マウント・リードとしては、LEDチップを配置させる
ものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な
大きさがあれば良い。また、LEDチップを複数設置し
マウント・リードをLEDチップの共通電極として利用
する場合においては、十分な電気伝導性とボンディング
ワイヤー等との接続性が求められる。また、マウント・
リード上のカップ内にLEDチップを配置すると共に蛍
光物質を内部に充填させる場合は、近接して配置させた
別のLEDランプなどからの光により疑似励起されるこ
とを防止することができる。

【0027】LEDチップとマウント・リードのカップ
との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができ
る。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド
樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンLEDチ
ップなどによりマウント・リードと接着させると共に電
気的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペー
スト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、L
EDランプの光利用効率を向上させるためにLEDチッ
プが配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、
表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さ
は、0.1S以上0.8S以下が好ましい。また、マウ
ント・リードの具体的な電気抵抗としては300μΩc
m以下が好ましく、より好ましくは、3μΩcm以下で
ある。また、マウント・リード上に複数のLEDチップ
を積載する場合は、LEDチップからの発熱量が多くな
るため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、
0.01cal/cm2/cm/℃以上が好ましく、よ
り好ましくは 0.5cal/cm2/cm/℃以上であ
る。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入
り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等
が挙げられる。

【0028】(インナー・リード) インナー・リードとしては、マウント・リード上に配置
されたLEDチップ接続された導電性ワイヤーとの接続
を図るものである。マウント・リード上に複数のLED
チップを設けた場合は、各導電性ワイヤー同士が接触し
ないよう配置できる構成とする必要がある。具体的に
は、マウント・リードから離れるに従って、インナー・
リードのワイヤーボンディングさせる端面の面積を大き
くする或は、マウントリードから離れるに従って、イン
ナーリードを低くすることなどによってマウント・リー
ドからより離れたインナー・リードと接続させる導電性
ワイヤーの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤーと
の接続端面の粗さは、密着性を考慮して1.6S以上1
0S以下が好ましい。インナー・リードの先端部を種々
の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレー
ムの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、或
いは全てのインナー・リードを形成させた後にインナー
・リード上部の一部を削ることによって形成させても良
い。さらには、インナー・リードを打ち抜き形成後、端
面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面
高さを同時に形成させることもできる。

【0029】インナー・リードは、導電性ワイヤーであ
るボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が
良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、3
00μΩcm以下が好ましく、より好ましくは3μΩc
m以下である。これらの条件を満たす材料としては、
鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀などをメッ
キしたアルミニウム、鉄や銅等が挙げられる。

【0030】(コーティング部材) コーティング部材とは、モールド部材とは別にマウント
・リードのカップに設けられるものでありLEDチップ
の発光を変換する蛍光物質が含有されるものである。コ
ーティング部材の具体的材料としては、エポキシ樹脂、
ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明
樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、蛍光物質と
共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤として
は、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、酸化珪素等が好適に用いられる。また、光安定化剤
や着色剤を含有させても良い。半導体発光素子は、単色
性のピーク波長であるが、ある程度の波長幅を持つ。そ
のため主発光ピークが紫外光に近付くにつれ紫外光成分
を含む場合もある。LEDランプを構成するコーティン
グ部材やモールド部材が樹脂等で形成されている場合、
半導体発光素子からの紫外光成分によって劣化が生じ着
色などする場合がある。したがって、主発光ピークが紫
外光に近ければ近いほど光安定化剤としての紫外線吸収
材を含有させることが望ましい。

【0031】(モールド部材) モールド部材は、発光ダイオードの使用用途に応じてL
EDチップ、導電性ワイヤー、蛍光物質が含有されたコ
ーティング部材などを外部から保護するために所望に応
じて設けることができる。本願発明において、蛍光物質
を含有させることにより視野角を増やすことができる
が、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによってL
EDチップからの指向性を緩和させ視野角をさらに増や
すことができる。更にまた、モールド部材を所望の形状
にすることによってLEDチップからの発光を集束させ
たり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができ
る。従って、モールド部材は複数積層した構造でもよ
い。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらに
は、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合
わせた物である。モールド部材の具体的材料としては、
主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂な
どの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いら
れる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化
チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いら
れる。さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にも着色
剤、紫外線吸収剤や蛍光物質を含有させることもでき
る。蛍光物質はモールド部材中に含有させてもそれ以外
のコーティング部材などに含有させて用いてもよい。ま
た、コーティング部材を蛍光物質が含有された樹脂、モ
ールド部材を硝子などとした異なる部材を用いて形成さ
せても良い。この場合、より水分などの影響が少ない発
光ダイオードとすることができる。また、屈折率を考慮
してモールド部材とコーティング部材とを同じ部材を用
いて形成させても良い。以下、本願発明の実施例につい
て説明するが、本願発明は具体的実施例のみに限定され
るものではないことは言うまでもない。

【0032】

【実施例】(実施例1) 実施例1のLEDランプは、図1に示すようにリードタ
イプのLEDランプであって、発光ピークが460nm
のIn0.2Ga0.8N半導体発光層を有する半導体発光素
子102を用いた。半導体発光素子102(以下、LE
Dチップ102ともいう。)は、洗浄させたサファイヤ
基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI
(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガス及びドーパ
ントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒
化物系化合物半導体を成膜させることにより形成させ
た。ドーパントガスとしてSiH4とCp2Mgと、を切
り替えることによってn型導電性やp型導電性を有する
窒化物系化合物半導体を形成させる。半導体発光素子1
02としては、n型導電性を有する窒化ガリウム半導体
であるコンタクト層と、p型導電性を有する窒化ガリウ
ムアルミニウム半導体であるクラッド層、p型導電性を
有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層を形成さ
せた。n型導電性を有するコンタクト層とp型導電性を
有するクラッド層との間に厚さ約3nmであり、単一量
子井戸構造とされるノンドープInGaNの活性層を形
成した。(なお、サファイア基板上には低温で窒化ガリ
ウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、
p型導電性を有する半導体は、成膜後400℃以上でア
ニールさせてある。)

【0033】エッチングによりサファイア基板上のPN
各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各
電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導
体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により
分割させ発光素子としてLEDチップ102を形成させ
た。

【0034】銀メッキした銅製リードフレームの先端に
カップを有するマウント・リード105にLEDチップ
102をAgが含有されたエポキシ樹脂でダイボンディ
ングした。LEDチップ102の各電極とマウント・リ
ード105及びインナー・リード106と、をそれぞれ
導電性ワイヤー103(金線)でワイヤーボンディング
し電気的導通を取った。

【0035】一方、蛍光物質は、Y、Gd、Ceの希土
類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈
させた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化ア
ルミニウムと混合して混合原料を得る。これにBaF2
を混合して坩堝に詰め、空気中1400°Cの温度で3
時間焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミル
して、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させ
た。

【0036】Baが3.1%含有されたセリウム付活の
イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質として
(Y0.8Gd0.23Al512:Ce蛍光物質を80重量
部、シリコーン樹脂100重量部をよく混合してスラリ
ーとさせた。このスラリーをLEDチップが配置された
マウント・リード105上のカップ内に注入させた。注
入後、蛍光物質が含有された樹脂を130℃1時間で硬
化させた。こうしてLEDチップ上に厚さ100μの蛍
光物質が含有されたコーティング部材101が形成され
た。その後、さらにLEDチップ102や蛍光物質を外
部応力、水分及び塵芥などから保護する目的でモールド
部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。モールド
部材は、砲弾型の型枠の中にコーティング部材102が
形成されたリード・フレームを挿入し透光性エポシキ樹
脂を混入後、150℃5時間にて硬化させた。

【0037】以上のようにして得られたLEDランプの
発光スペクトルを図4に示し、また、該LEDランプに
用いたLEDチップからの発光スペクトルを図5に示
し、蛍光物質の発光スペクトルと励起スペクトルとを図
6に示す。また、こうして得られた白色系が発光可能な
LEDランプの100個平均の色度点、演色性指数を測
定した。それぞれ、色度点(x=0.302、y=0.
301)、Ra(演色性指数)=87.5を示した。

【0038】蛍光物質形成時にBaF2を含有させない
以外は、同様にしてイットリウム・アルミニウム酸化物
である(Y0.8Gd0.23Al512:Ceを形成させ
た。この蛍光物質を用い同様にしてLEDランプを10
0個形成させた。Ba含有のLEDランプは、含有させ
なかったLEDランプと比較して平均約18%の輝度が
向上していた。また、色度のバラツキも平均約2%以上
低減されていた。

【0039】(実施例2) BaF2の代わりにSrCl2を用い各原料の混合量を
変えた以外実施例1と同様にしてセリウム付活のイット
リウム・アルミニウム酸化物蛍光物質を形成させた。形
成された蛍光物質は、Srが0.1%含有された(Y
0.6Gd0.43Al512:Ce蛍光物質である。この蛍
光物質を用いて実施例1と同様にLEDランプを100
個形成させた。Sr含有のLEDランプは、含有させな
かったLEDランプと比較して平均約15%の輝度の向
上があった。また、色度のバラツキも平均約5%以上低
減されていた。

【0040】(実施例3) 実施例1の半導体発光素子を発光ピークが450nmの
In0.05Ga0.95Nに代えた。LEDチップは、洗浄さ
せたサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)
ガス、TMI(トリメチルインジュウム)ガス、窒素ガ
ス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MO
CVD法で窒化物系化合物半導体を成膜させることによ
り形成させた。ドーパントガスとしてSiH4とCp2
gと、を切り替えることによってn型導電性やp型導電
性を有する窒化物系化合物半導体を形成させる。半導体
発光素子としては、n型導電性を有する窒化ガリウム半
導体であるコンタクト層、クラッド層、p型導電性を有
するクラッド層、コンタクト層を形成させた。n型導電
性を有するクラッド層とp型導電性を有するクラッド層
との間にダブルヘテロ接合となるZnドープInGaN
の活性層を形成した。なお、サファイア基板上には低温
で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてあ
る。また、p型導電性を有する半導体は、成膜後400
℃以上でアニールさせてある。

【0041】エッチングによりサファイア基板上のPN
各半導体表面を露出させた後、スパッタリングにより各
電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導
体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により
分割させ発光素子としてLEDチップを形成させた。一
方、蛍光物質を、Y、Cd、Ceの希土類元素を化学量
論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させた。これを
焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混
合して混合原料を得る。これにSiO2を混合して坩堝
に詰め、空気中1450°Cの温度で約3時間焼成して
焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、
分離、乾燥、最後に篩を通して形成させた。

【0042】形成された蛍光物質は、Siが0.7%含
有された(Y0.4Gd0.63Al512:Ceであった。
このように形成された蛍光物質を用いて実施例1と同様
にしてLEDランプを100個形成させた。蛍光物質形
成時にSiO2を含有させない以外は実施例1と同様に
してイットリウム・アルミニウム酸化物系である(Y
0.4Gd0.63Al5:Ceを形成させた。この蛍光物質
を用い同様にしてLEDランプ100個形成させた。S
i含有のLEDランプは、含有させなかったLEDラン
プと比較して輝度自体の変化は少なかったが色度のバラ
ツキが平均18%以上低減された。

【0043】(実施例4) 実施例1で形成させたLEDチップをタングステンの導
電パターンが形成されたセラミック基板上に配置した。
LEDチップの電極と導電パターンとをAgを用いて電
気的に接続させた。これをアクリル性導光板の端部に光
学的に接続させた。

【0044】一方、蛍光物質として、Y、Ceの希土類
元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈さ
せた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アル
ミニウム及び酸化ガリウムと混合して混合原料を得る。
これにZnCl2を混合して坩堝に詰め、空気中135
0°Cの温度で約3時間焼成して焼成品を得た。焼成品
を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩
を通して形成させた。

【0045】形成された蛍光物質は、Znが0.18%
含有されたY3(Al0.5Ga0.5512:Ceであっ
た。この蛍光物質をペット樹脂に混入しシート形状に形
成させた。導光板上にシート形状に形成させたものを配
置し発光ダイオードを形成させた。これにより、液晶装
置のバックライト光源などとして十分な明るさを得られ
る白色系が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。

【0046】(実施例5) 実施例5のLEDランプは、図7に示すように、実施例
1に類似したリードタイプのLEDランプであって、主
発光ピークが430nmのGaN半導体発光層を有する
半導体発光素子702を用いた。実施例5のLEDチッ
プは、導電性を有するSiC(6H−SiC)基板上に
TMG(トリメチルガリウム)ガス、TMA(トリメチ
ルアルミニウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスを
キャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化物系化合
物半導体を形成させた。ドーパントガスとしてSiF4
とCp2Mgと、を切り替えることによりn型導電性や
p型導電性を有する窒化物系化合物半導体を形成させ
る。半導体発光素子702としては、n型導電性を有す
る窒化ガリウムアルミニウム半導体であるクラッド層
と、p型導電性を有する窒化ガリウムアルミニウム半導
体であるクラッド層との間に発光層となる窒化ガリウム
を形成させた。(なお、SiC基板上には、低温で形成
させた窒化ガリウムアルミニウム半導体を形成させバッ
ファ層とさせてある。また、p型導電性を有する半導体
は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。)Si
C基板及び発光層を介してSiC基板と対向する面側の
半導体表面上にそれぞれ電極を形成させた。

【0047】銀メッキをした銅製リードフレームの先端
にカップを有するマウント・リード705に半導体発光
素子702(LEDチップ705)をAgが含有された
エポキシ樹脂でダイボンディングさせると共に電気的に
接続させた。また、LEDチップ705の他方の電極を
導電性ワイヤー703(金線)を用いてインナー・リー
ド706とワイヤーボンディングし電気的導通を取っ
た。

【0048】一方、蛍光物質は、Y、Ceの希土類元素
を化学量論比で酸に溶解した熔解液を蓚酸で共沈させ
た。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミ
ニウムとを混合して混合原料を得る。これにSiO2
びCaCl2を混合して坩堝に詰め、空気中1350℃
の温度で3時間焼成して焼成品を得た。焼成品を水中で
ボールミル粉砕して、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通
して形成させた。

【0049】Si及びCaがそれぞれ0.83%、0.
20%含有させたセリウム付活のイットリウム・アルミ
ニウム酸化物系蛍光物質としてY3Al512:Ce3+
蛍光物質を50重量部、エポキシ樹脂80重量部を良く
混合してスラリーとした。なお、スラリーには、光安定
化剤である紫外線吸収材を混入させた。このスラリーを
LEDチップが配置されたマウント・リード上のカップ
内に注入させた。注入後130℃1時間で硬化させた。
こうしてLEDチップ上にコーティング部材が形成され
る。この後、コーティング部材が形成されたリードフレ
ームの先端を砲弾型の型枠の中に入れ透光性エポキシ樹
脂を用いてモールド部材を形成させた。以上のようにし
て、図7の模式的断面図に示す実施例5のLEDランプ
が形成される。また、発光スペクトルを図8に示す。

【0050】この蛍光物質を用いて実施例1と同様にL
EDランプを100個形成して評価した結果、Ca及び
Si含有のLEDランプは、Ga及びSiを含有させな
かったLEDランプと比較して平均7%の輝度の向上が
あった。また、色度のバラツキも平均15%以上低減さ
れた。なお、Caを含有させSiを含有させなかったL
EDランプに比べ輝度は平均10%ほど低下したが、バ
ラツキが平均18%ほど小さくなった。逆にSiを含有
させCaを含有させなかったLEDランプに比べ輝度は
平均14%ほど向上していたが、バラツキが平均約5%
ほど大きくなった。

【0051】

【発明の効果】本発明によれば、蛍光物質がBa、S
r、Mg、CaおよびZnからなる群から選ばれる少な
くとも一種の元素成分を含有するので、より高輝度且つ
高均一な発光ダイオードなどとすることができる。この
ような発光ダイオードは、LEDディスプレイやLED
信号機など種々の分野に有効に利用することができる。

【0052】さらに、蛍光物質が更にSi元素成分を含
有することにより、Ba、Sr、Mg、CaおよびZn
からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素成分と相
俟って発光ダイオードなどの均一発光性をさらに向上さ
せることができる。

【0053】また、上記蛍光物質はSi元素成分のみを
含有していてもよく、それにより発光ダイオードからの
均一発光性を向上させることができる。

【0054】なお、マウント・リードのカップ内に配置
され且つ電気的に接続させた発光層が窒化物系化合物半
導体であるLEDチップと、このLEDチップと電気的
に接続させたインナー・リードと、LEDチップが発光
した光によって励起され発光する蛍光物質を含有する透
明樹脂を上述のカップ内に充填させたコーティング部材
と、コーティング部材、LEDチップ及びマウント・リ
ードとインナー・リードの先端を被覆するモールド部材
とを有する発光ダイオードであって、蛍光物質がBa、
Sr、Mg、CaおよびZnからなる群から選ばれる少
なくとも一種の元素成分及び/又はSi元素成分を有
し、且つLEDチップからの光及び蛍光物質からの光に
よって白色系が発光可能な発光ダイオードとすること
で、より小型で高輝度且つ高均一な発光ダイオードとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本願発明の発光ダイオードの模式的断面図であ
る。

【図2】本願発明の他の発光ダイオードの模式的断面図
である。

【図3】本願発明の別の発光ダイオードの模式的断面図
である。

【図4】実施例1の発光ダイオードの発光スペクトルを
示すグラフである。

【図5】実施例1の発光ダイオードに用いたLEDチッ
プからの発光スペクトルを示すグラフである。

【図6】(a)は実施例1の発光ダイオードに用いた蛍
光物質の励起スペクトルを示すグラフであり、(b)は
実施例1の発光ダイオードに用いた蛍光物質の発光スペ
クトルを示すグラフである。

【図7】実施例5の発光ダイオードの模式的断面図であ
る。

【図8】実施例5の発光ダイオードの発光スペクトルを
示すグラフである。

【符号の説明】

101、201、701…特定の元素を有するイットリ
ウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質含有のコーティン
グ部材、 102、202、302、702…半導体発光素子、 103、203、703…導電性ワイヤー、 104、704…モールド部材、 105、705…マウント・リード、 106、706…インナー・リード、 204…筐体、 205…筐体に設けられた配線、 301…特定の元素を有するイットリウム・アルミニウ
ム酸化物系蛍光物質含有の色変換部、 307…反射部材、 308…導光板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−43913(JP,A) 特開 昭62−277488(JP,A) 特開 平5−152609(JP,A) 特開 平7−99345(JP,A) 特公 昭49−1221(JP,B1) J.Phys. : Conden s.Matter Vol.8,No. 19,p.3505−3 Journal of Applie d Physics Vol.71,N o.3,p.1209−1 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 C09K 11/80

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化物系化合物半導体を発光層に有する
    半導体発光素子からの可視光を色変換させるための蛍光
    物質が分散された透明樹脂からなるモールド部材であっ
    て、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
    La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
    の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
    た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
    つBa、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される
    少なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイッ
    トリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であることを
    特徴とする色変換モールド部材。
  2. 【請求項2】 窒化物系化合物半導体を発光層に有する
    半導体発光素子からの可視光を色変換させるための蛍光
    物質が分散された透明樹脂からなるモールド部材であっ
    て、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
    La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
    の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
    た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
    つSi、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる
    群から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウム
    で付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光
    物質であることを特徴とする色変換モールド部材。
  3. 【請求項3】 前記蛍光物質にTb、Cu、Ag、A
    u、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Eu
    の少なくとも一種が含有された請求項1又は2に記載の
    色変換モールド部材。
  4. 【請求項4】 前記蛍光物質の平均粒径が1.0μmか
    ら20μmの大きさである請求項1〜3のうちの1つに
    記載の色変換モールド部材。
  5. 【請求項5】 窒化物系化合物半導体を発光層に有する
    半導体発光素子と、該半導体発光素子が発光する光によ
    って励起されて補色関係にある光を発光させる蛍光物質
    が分散された透明樹脂或いは硝子とを有する発光ダイオ
    ードであって、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:Ceおいて、Yの一部をLu、Sc、
    La、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAl
    の一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換し
    た蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、か
    つBa、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される
    少なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイッ
    トリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であることを
    特徴とする発光ダイオード。
  6. 【請求項6】 窒化物系化合物半導体を発光層に有する
    半導体発光素子と、該半導体発光素子が発光する光によ
    って励起されて補色関係にある光を発光させる蛍光物質
    が分散された透明樹脂或いは硝子とを有する発光ダイオ
    ードであって、 前記蛍光物質は、YAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
    a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
    一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
    蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
    Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
    から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
    付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
    質であることを特徴とする発光ダイオード。
  7. 【請求項7】 マウント・リードのカップ内に配置され
    且つ電気的に接続させた発光層が窒化物系化合物半導体
    であるLEDチップと、該LEDチップと電気的に接続
    させたインナー・リードと、前記LEDチップが発光し
    た光によって励起され発光する蛍光物質を含有する透明
    樹脂を前記カップ内に充填させたコーティング部材と、
    該コーティング部材、LEDチップ及びマウント・リー
    ドとインナー・リードの先端を被覆するモールド部材と
    を有する発光ダイオードであって、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
    a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
    一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
    蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
    Ba、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される少
    なくとも一種の元素を含むセリウムで付活されたイット
    リウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であり、 前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質からの光に
    よって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオ
    ード。
  8. 【請求項8】 マウント・リードのカップ内に配置され
    且つ電気的に接続させた発光層が窒化物系化合物半導体
    であるLEDチップと、該LEDチップと電気的に接続
    させたインナー・リードと、前記LEDチップが発光し
    た光によって励起され発光する蛍光物質を含有する透明
    樹脂を前記カップ内に充填させたコーティング部材と、
    該コーティング部材、LEDチップ及びマウント・リー
    ドとインナー・リードの先端を被覆するモールド部材と
    を有する発光ダイオードであって、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
    a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
    一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
    蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
    Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
    から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
    付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
    質であり、 前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質からの光に
    よって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオ
    ード。
  9. 【請求項9】 筐体内に配置させた発光層が窒化物系化
    合物半導体であるLEDチップと、該LEDチップが発
    光した光によって励起されて発光する蛍光物質を含有す
    る透明樹脂を前記LEDチップが配置された筐体内に充
    填されたモールド部材とを有する発光ダイオードであっ
    て、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
    a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
    一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
    蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
    Ba、Sr、Mg及びZnからなる群から選択される少
    なくとも一種の元素成分を含むセリウムで付活されたイ
    ットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質であり、 前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質からの光に
    よって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオ
    ード。
  10. 【請求項10】 筐体内に配置させた発光層が窒化物系
    化合物半導体であるLEDチップと、該LEDチップが
    発光した光によって励起されて発光する蛍光物質を含有
    する透明樹脂を前記LEDチップが配置された筐体内に
    充填されたモールド部材とを有する発光ダイオードであ
    って、 前記蛍光物質がYAl12:Ce蛍光物質、Y
    Al12:CeおいてYの一部をLu、Sc、L
    a、Gd、Smのいずれかにより置換及び/又はAlの
    一部をIn、B、Tl、Gaのいずれかにより置換した
    蛍光物質からなる群から選択された1つからなり、かつ
    Si、又はBa、Sr、Mg、Ca及びZnからなる群
    から選択される少なくとも一種とSiを含むセリウムで
    付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物
    質であり、 前記LEDチップからの光及び前記蛍光物質からの光に
    よって白色系が発光可能なことを特徴とする発光ダイオ
    ード。
  11. 【請求項11】 前記蛍光物質の平均粒径が1.0μm
    から20μmの大きさである請求項5〜10のうちのい
    ずれか1項に記載の発光ダイオード。
  12. 【請求項12】 前記蛍光物質にTb、Cu、Ag、A
    u、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Eu
    の少なくとも一種が含有された請求項5〜11のうちの
    いずれか1項に記載の発光ダイオード。
  13. 【請求項13】 前記透明樹脂がエポキシ樹脂、ユリア
    樹脂、シリコーン樹脂からなる群から選択される一種で
    ある請求項5〜12のうちのいずれか1項に記載の発光
    ダイオード。
  14. 【請求項14】 前記透明樹脂に拡散剤、着色剤、紫外
    線吸収剤からなる群から選択される少なくとも一種が含
    有された請求項13に記載の発光ダイオード。
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