JP3282176B2 - 発光ダイオードの形成方法 - Google Patents
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-
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Landscapes
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- Led Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LEDディスプレイ、
バックライト光源、信号機、照光式スイッチ、各種セン
サー及び各種インジケータなどに利用される発光装置に
係わり、特に発光素子であるLEDチップからの発光を
波長変換して発光可能な蛍光体を有する発光ダイオード
において、発光方位、色調ムラを改善した発光ダイオー
ドの形成方法に関する。
バックライト光源、信号機、照光式スイッチ、各種セン
サー及び各種インジケータなどに利用される発光装置に
係わり、特に発光素子であるLEDチップからの発光を
波長変換して発光可能な蛍光体を有する発光ダイオード
において、発光方位、色調ムラを改善した発光ダイオー
ドの形成方法に関する。
【0002】
【従来技術】発光装置である発光ダイオード(以下、L
EDとも呼ぶ。)は、小型で効率が良く鮮やかな色の発
光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心
配がない。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。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。しかしなが
ら、LEDは優れた単色性ピーク波長を有するが故に単
一で白色系などを発光することができない。
EDとも呼ぶ。)は、小型で効率が良く鮮やかな色の発
光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心
配がない。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。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。しかしなが
ら、LEDは優れた単色性ピーク波長を有するが故に単
一で白色系などを発光することができない。
【0003】そこで、本願出願人は、青色発光ダイオー
ドと蛍光物質により青色発光ダイオードからの発光を色
変換させて他の色などが発光可能な発光ダイオードとし
て、特開平5−152609号公報、特開平7−993
45号公報などに記載された発光ダイオードを開発し
た。これらの発光ダイオードによって、1種類のLED
チップを用いて白色系や青色LEDチップを用いた緑色
など他の発光色を発光させることができる。
ドと蛍光物質により青色発光ダイオードからの発光を色
変換させて他の色などが発光可能な発光ダイオードとし
て、特開平5−152609号公報、特開平7−993
45号公報などに記載された発光ダイオードを開発し
た。これらの発光ダイオードによって、1種類のLED
チップを用いて白色系や青色LEDチップを用いた緑色
など他の発光色を発光させることができる。
【0004】具体的には、青色系が発光可能なLEDチ
ップなどをリードフレームの先端に設けられたカップ上
などに配置する。LEDチップは、LEDチップが設け
られたメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に
接続させる。そして、LEDチップを被覆する樹脂モー
ルド部材中などにLEDチップからの光を吸収し波長変
換する蛍光物質を含有させて形成させてある。青色系の
発光ダイオードと、その発光を吸収し黄色系を発光する
蛍光物質などとを選択することにより、これらの発光の
混色を利用して白色系を発光させることができる。この
ような発光ダイオードは、白色系を発光する発光ダイオ
ードとして利用した場合においても十分な輝度を発光す
る発光ダイオードとして利用することができる。
ップなどをリードフレームの先端に設けられたカップ上
などに配置する。LEDチップは、LEDチップが設け
られたメタルステムやメタルポストとそれぞれ電気的に
接続させる。そして、LEDチップを被覆する樹脂モー
ルド部材中などにLEDチップからの光を吸収し波長変
換する蛍光物質を含有させて形成させてある。青色系の
発光ダイオードと、その発光を吸収し黄色系を発光する
蛍光物質などとを選択することにより、これらの発光の
混色を利用して白色系を発光させることができる。この
ような発光ダイオードは、白色系を発光する発光ダイオ
ードとして利用した場合においても十分な輝度を発光す
る発光ダイオードとして利用することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形成さ
れた各発光ダイオードの色が所望通りに形成されにくい
傾向にある。すなわち、LEDチップは、300μm角
程度の極めて小さい。また、LEDチップからの光を変
換する蛍光体は極めて少量ですむ。そのため蛍光体の塗
布及び配置が極めて難しい。特に、LEDチップからの
光と、その光により励起され、LEDからの光とは異な
る光の混色によって発光色を決める発光ダイオードにお
いては、少しの色ずれにより表示色が大きく異なること
となる。蛍光体の混色を用いた発光ダイオードを量産さ
せた場合、この色ずれの範囲が広く。そのため所望の色
度範囲に形成させることが難しく歩留まりが低下する傾
向にある。
れた各発光ダイオードの色が所望通りに形成されにくい
傾向にある。すなわち、LEDチップは、300μm角
程度の極めて小さい。また、LEDチップからの光を変
換する蛍光体は極めて少量ですむ。そのため蛍光体の塗
布及び配置が極めて難しい。特に、LEDチップからの
光と、その光により励起され、LEDからの光とは異な
る光の混色によって発光色を決める発光ダイオードにお
いては、少しの色ずれにより表示色が大きく異なること
となる。蛍光体の混色を用いた発光ダイオードを量産さ
せた場合、この色ずれの範囲が広く。そのため所望の色
度範囲に形成させることが難しく歩留まりが低下する傾
向にある。
【0006】また、単にマウント・リード上の反射カッ
プ内にLEDチップ及び蛍光体を実装しモールド部材を
形成させると、発光ダイオードの発光観測方位により僅
かながら色むらを生じる場合がある。具体的には、発光
観測面側から見て発光素子であるLEDチップが配置さ
れた中心部が青色ぽく、その周囲方向にリング状に黄、
緑や赤色ぽい部分が見られる場合がある。人間の色調感
覚は、白色において特に敏感である。そのため、わずか
な色調差でも赤ぽい白、緑色ぽい白、黄色っぽい白等と
感じる。
プ内にLEDチップ及び蛍光体を実装しモールド部材を
形成させると、発光ダイオードの発光観測方位により僅
かながら色むらを生じる場合がある。具体的には、発光
観測面側から見て発光素子であるLEDチップが配置さ
れた中心部が青色ぽく、その周囲方向にリング状に黄、
緑や赤色ぽい部分が見られる場合がある。人間の色調感
覚は、白色において特に敏感である。そのため、わずか
な色調差でも赤ぽい白、緑色ぽい白、黄色っぽい白等と
感じる。
【0007】このような発光観測面を直視することによ
って生ずる色むらは、品質上好ましくないばかりでなく
表示装置に利用したときの表示面における色むらや、光
センサーなど精密機器における誤差を生ずることにもな
る。
って生ずる色むらは、品質上好ましくないばかりでなく
表示装置に利用したときの表示面における色むらや、光
センサーなど精密機器における誤差を生ずることにもな
る。
【0008】本発明は上記問題点を解決し発光観測面に
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが極め
て少なく、量産性の良い発光ダイオードなどを形成させ
ることにある。
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが極め
て少なく、量産性の良い発光ダイオードなどを形成させ
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、LEDチップ
と、該LEDチップからの発光の少なくとも一部を吸収
し波長変換して発光する蛍光体とを有し、前記LEDチ
ップからの光と前記蛍光体からの光とが補色関係にあり
それぞれの光を混色させることで混色光を発光させるこ
とができる発光ダイオードの形成方法であって、前記L
EDチップ上に接着剤を塗布させる第1の工程と、前記
接着剤の表面が接着性を持っている状態で、前記表面に
前記蛍光体を付着させる第2の工程と、を有することを
特徴とする発光ダイオードの形成方法である。
と、該LEDチップからの発光の少なくとも一部を吸収
し波長変換して発光する蛍光体とを有し、前記LEDチ
ップからの光と前記蛍光体からの光とが補色関係にあり
それぞれの光を混色させることで混色光を発光させるこ
とができる発光ダイオードの形成方法であって、前記L
EDチップ上に接着剤を塗布させる第1の工程と、前記
接着剤の表面が接着性を持っている状態で、前記表面に
前記蛍光体を付着させる第2の工程と、を有することを
特徴とする発光ダイオードの形成方法である。
【0010】また、請求項2に記載の発光ダイオードの
形成方法は、前記第2の工程後、ガスを吹き付け余分な
蛍光体を飛ばす第3の工程を有することを特徴とする発
光ダイオードの形成方法である。
形成方法は、前記第2の工程後、ガスを吹き付け余分な
蛍光体を飛ばす第3の工程を有することを特徴とする発
光ダイオードの形成方法である。
【0011】請求項3に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記第2の工程において、前記蛍光体は、ガス吹
き付けにより飛ばされ前記接着剤の表面に付着されるこ
とを特徴とする。
法は、前記第2の工程において、前記蛍光体は、ガス吹
き付けにより飛ばされ前記接着剤の表面に付着されるこ
とを特徴とする。
【0012】請求項4に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記第2の工程において、容器、バルブ、及びノ
ズルを有する装置を用い、前記容器から前記ノズルを通
してガス圧により前記蛍光体を前記接着剤の表面に付着
させることを特徴とする。
法は、前記第2の工程において、容器、バルブ、及びノ
ズルを有する装置を用い、前記容器から前記ノズルを通
してガス圧により前記蛍光体を前記接着剤の表面に付着
させることを特徴とする。
【0013】請求項5に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記第2の工程において、前記接着剤が塗布され
たLEDチップは、一定の回転数にて回転されているこ
とを特徴とする。
法は、前記第2の工程において、前記接着剤が塗布され
たLEDチップは、一定の回転数にて回転されているこ
とを特徴とする。
【0014】請求項6に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記第2の工程後、前記接着剤を硬化した後、拡
散剤を有するモールド部材を形成することを特徴とす
る。
法は、前記第2の工程後、前記接着剤を硬化した後、拡
散剤を有するモールド部材を形成することを特徴とす
る。
【0015】請求項7に記載の発光ダイオードの形成方
法は、各半導体層表面に各電極を有し、導電性ワイヤー
を前記LEDチップの各電極と各外部電極表面とにワイ
ヤーボンディングさせ電気的に接続させた後、前記第1
の工程を施すことを特徴とする。
法は、各半導体層表面に各電極を有し、導電性ワイヤー
を前記LEDチップの各電極と各外部電極表面とにワイ
ヤーボンディングさせ電気的に接続させた後、前記第1
の工程を施すことを特徴とする。
【0016】請求項8に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記LEDチップが、発光層が窒化物系化合物半
導体であり、且つ前記蛍光体がセリウムで付活されたイ
ットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体であ
る。
法は、前記LEDチップが、発光層が窒化物系化合物半
導体であり、且つ前記蛍光体がセリウムで付活されたイ
ットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体であ
る。
【0017】請求項9に記載の発光ダイオードの形成方
法は、前記LEDチップの主発光ピークが400nmか
ら530nmであり、且つ前記蛍光体の主発光波長が前
記LEDチップの主ピークよりも長いものである。
法は、前記LEDチップの主発光ピークが400nmか
ら530nmであり、且つ前記蛍光体の主発光波長が前
記LEDチップの主ピークよりも長いものである。
【0018】請求項10に記載の発光ダイオードの形成
方法は、前記蛍光体が(Re1−xSmx)3(Al1
−yGay)5O12:Ceである。ただし、0≦x<
1、0≦y≦1、Reは、Y、Gd、Laから選択され
る少なくとも一種の元素である。
方法は、前記蛍光体が(Re1−xSmx)3(Al1
−yGay)5O12:Ceである。ただし、0≦x<
1、0≦y≦1、Reは、Y、Gd、Laから選択され
る少なくとも一種の元素である。
【0019】請求項11に記載の発光ダイオードの形成
方法は、前記蛍光体が、2種類以上の蛍光体を混合調整
されたものである。
方法は、前記蛍光体が、2種類以上の蛍光体を混合調整
されたものである。
【0020】
【作用】本発明は、LEDチップ上に緩衝層として働く
接着剤を介して蛍光体が付着されているために、蛍光体
の量が一定となり均一な発光特性を得ることができる。
そのため発光面における色むらや発光ダイオードごとの
バラツキの極めて少なく歩留まりを高くすることができ
る。
接着剤を介して蛍光体が付着されているために、蛍光体
の量が一定となり均一な発光特性を得ることができる。
そのため発光面における色むらや発光ダイオードごとの
バラツキの極めて少なく歩留まりを高くすることができ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明者は種々の実験の結果、L
EDチップ上に設けられた接着剤を介して蛍光体を付着
させることにより、発光観測面における色調むらや発光
装置ごとの色バラツキが改善できることを見出し本発明
を成すに到った。
EDチップ上に設けられた接着剤を介して蛍光体を付着
させることにより、発光観測面における色調むらや発光
装置ごとの色バラツキが改善できることを見出し本発明
を成すに到った。
【0022】本発明による特性向上の理由は定かでない
が、LEDチップ上に設けられた接着剤層が蛍光体の量
を一定にするため色むらや色バラツキが低減すると考え
られる。
が、LEDチップ上に設けられた接着剤層が蛍光体の量
を一定にするため色むらや色バラツキが低減すると考え
られる。
【0023】即ち、LEDチップには、リードフレーム
などと電気的に接続させるために電極や金属ワイヤーな
どが設けられている。このような金属ワイヤーや電極
は、その上に形成される蛍光体にとって凹凸となる。凹
凸が大きければ、蛍光体量が部分的に異なる。本発明
は、接着剤層上に蛍光体を設けたことにより、凹凸が緩
和される。また、緩衝層として働く接着剤の表面にのみ
蛍光体が付着することになるため蛍光体の量は厚み方向
においてむらが少なく一定量となる。
などと電気的に接続させるために電極や金属ワイヤーな
どが設けられている。このような金属ワイヤーや電極
は、その上に形成される蛍光体にとって凹凸となる。凹
凸が大きければ、蛍光体量が部分的に異なる。本発明
は、接着剤層上に蛍光体を設けたことにより、凹凸が緩
和される。また、緩衝層として働く接着剤の表面にのみ
蛍光体が付着することになるため蛍光体の量は厚み方向
においてむらが少なく一定量となる。
【0024】したがって、LEDチップ上の凹凸に左右
されず、蛍光体量が一定となることより、発光観測面に
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが生じ
ないこととなる。
されず、蛍光体量が一定となることより、発光観測面に
おける色調むらや発光ダイオードごとのバラツキが生じ
ないこととなる。
【0025】具体的には、図2の如く、マウント・リー
ド206上にLEDチップ203をダイボンディングさ
せると共にLEDチップ203の電極と導電性ワイヤー
である金線205をインナー・リード207にワイヤー
ボンディングする。エポキシ樹脂をノズルを通してマウ
ント・リードのカップ内に配置されたLEDチップ上に
塗布する。次に、蛍光体202をガス吹き付けにより飛
ばし接着剤201であるエポキシ樹脂上に配置させた。
接着剤201を硬化後、モールド部材204を形成し砲
弾型の発光ダイオードを形成させた。形成された発光ダ
イオードは、複数形成させてもバラツキの少ない発光ダ
イオードとすることができる。以下、本発明の構成部材
について詳述する。
ド206上にLEDチップ203をダイボンディングさ
せると共にLEDチップ203の電極と導電性ワイヤー
である金線205をインナー・リード207にワイヤー
ボンディングする。エポキシ樹脂をノズルを通してマウ
ント・リードのカップ内に配置されたLEDチップ上に
塗布する。次に、蛍光体202をガス吹き付けにより飛
ばし接着剤201であるエポキシ樹脂上に配置させた。
接着剤201を硬化後、モールド部材204を形成し砲
弾型の発光ダイオードを形成させた。形成された発光ダ
イオードは、複数形成させてもバラツキの少ない発光ダ
イオードとすることができる。以下、本発明の構成部材
について詳述する。
【0026】(接着剤101、201) 本発明に用いられる接着剤201とは、モールド部材2
04とは別にマウント・リード206のカップ内やパッ
ケージ104の開口部内などに設けられるものである。
特に、LEDチップ103、203上に配置されLED
チップ103、203の凹凸を滑らかにする緩衝層とし
て働くと共にLEDチップ103、203の発光を変換
する蛍光体102、202を表面に付着する。
04とは別にマウント・リード206のカップ内やパッ
ケージ104の開口部内などに設けられるものである。
特に、LEDチップ103、203上に配置されLED
チップ103、203の凹凸を滑らかにする緩衝層とし
て働くと共にLEDチップ103、203の発光を変換
する蛍光体102、202を表面に付着する。
【0027】接着剤101、201の具体的主材料の一
つとしては、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光性有機樹脂やSiO2、A
l2O3、MSiO3などの透光性無機部材が好適に用
いられる。これらの接着剤101、201をLEDチッ
プ103、203上に注入させることにより配置させる
ことができる。接着剤101、201は、蛍光体10
2、202が付着させるときに少なくとも表面が接着性
を持っていればよい。そのため、上記エポキシ樹脂など
の接着剤101、201が硬化する前に蛍光体102、
202をガス・スプレーなどで付着させる。その後、接
着剤101、201を硬化させることによりLEDチッ
プ103、203を被覆したコーティング部としても働
く。接着剤101、201によりLEDチップ103、
203などの凹凸を緩和させるためには、接着剤10
1、201の粘性がある程度低い方が好ましい。この場
合、接着剤中の溶媒量を調整することにより所望粘度と
することができる。また、粘性が低いほど蛍光体10
2、202が多くつく傾向にある。また、蛍光体が重い
ほど多くつく傾向にある。
つとしては、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光性有機樹脂やSiO2、A
l2O3、MSiO3などの透光性無機部材が好適に用
いられる。これらの接着剤101、201をLEDチッ
プ103、203上に注入させることにより配置させる
ことができる。接着剤101、201は、蛍光体10
2、202が付着させるときに少なくとも表面が接着性
を持っていればよい。そのため、上記エポキシ樹脂など
の接着剤101、201が硬化する前に蛍光体102、
202をガス・スプレーなどで付着させる。その後、接
着剤101、201を硬化させることによりLEDチッ
プ103、203を被覆したコーティング部としても働
く。接着剤101、201によりLEDチップ103、
203などの凹凸を緩和させるためには、接着剤10
1、201の粘性がある程度低い方が好ましい。この場
合、接着剤中の溶媒量を調整することにより所望粘度と
することができる。また、粘性が低いほど蛍光体10
2、202が多くつく傾向にある。また、蛍光体が重い
ほど多くつく傾向にある。
【0028】(蛍光体102、202) 本発明に用いられる蛍光体102、202としては、少
なくともLEDチップ103、203の半導体発光層か
ら放出された光で励起されて発光する蛍光体102、2
02をいう。LEDチップ103、203から発光した
光と、蛍光体102、202から発光する光が補色関係
などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色
を発光させることができる。具体的には、LEDチップ
103、203からの光とそれによって励起され発光す
る蛍光体102、202の光がそれぞれ光の3原色(赤
色系、緑色系、青色系)やLEDチップ103、203
から発光された青色とそれによって励起され黄色を発光
する蛍光体102、202の光などが挙げられる。
なくともLEDチップ103、203の半導体発光層か
ら放出された光で励起されて発光する蛍光体102、2
02をいう。LEDチップ103、203から発光した
光と、蛍光体102、202から発光する光が補色関係
などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色
を発光させることができる。具体的には、LEDチップ
103、203からの光とそれによって励起され発光す
る蛍光体102、202の光がそれぞれ光の3原色(赤
色系、緑色系、青色系)やLEDチップ103、203
から発光された青色とそれによって励起され黄色を発光
する蛍光体102、202の光などが挙げられる。
【0029】発光色は、蛍光体102、202の主発光
波長、蛍光体の量、蛍光体の形状、さらには蛍光体の粉
体をガス・スプレーなどにより付着させる場合におけ
る、ノズルから蛍光体を放出する放出圧力などを種々調
整することで変えることができる。また、発光素子であ
るLEDチップの主発光波長を選択することにより電球
色など任意の白色系の色調を提供させることができる。
したがって、発光ダイオードの外部には、LEDチップ
203からの光と蛍光体202からの光がモールド部材
204を効率よく透過することが好ましい。
波長、蛍光体の量、蛍光体の形状、さらには蛍光体の粉
体をガス・スプレーなどにより付着させる場合におけ
る、ノズルから蛍光体を放出する放出圧力などを種々調
整することで変えることができる。また、発光素子であ
るLEDチップの主発光波長を選択することにより電球
色など任意の白色系の色調を提供させることができる。
したがって、発光ダイオードの外部には、LEDチップ
203からの光と蛍光体202からの光がモールド部材
204を効率よく透過することが好ましい。
【0030】半導体発光層からの光によって励起される
蛍光体102、202は、励起光源となるLEDチップ
103、203から放出される光により種々選択するこ
とができる。具体的な蛍光体102、202としては、
クロムで付活されたサファイア、セリウムで付活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や酸
化エルビウム(3)などが挙げられる。特に、高輝度且つ
長時間の使用時においては(Re1−xSmx)3(A
l1−yGay)5O12:Ce(0≦x<1、0≦y
≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選
択される少なくとも一種の元素である。)などが好まし
い。
蛍光体102、202は、励起光源となるLEDチップ
103、203から放出される光により種々選択するこ
とができる。具体的な蛍光体102、202としては、
クロムで付活されたサファイア、セリウムで付活された
イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や酸
化エルビウム(3)などが挙げられる。特に、高輝度且つ
長時間の使用時においては(Re1−xSmx)3(A
l1−yGay)5O12:Ce(0≦x<1、0≦y
≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選
択される少なくとも一種の元素である。)などが好まし
い。
【0031】特に(Re1−xSmx)3(Al1−y
Gay)5O12:Ceを用いた場合には、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を有する発光ダイオードとす
ることができる。
Gay)5O12:Ceを用いた場合には、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を有する発光ダイオードとす
ることができる。
【0032】(Re1−xSmx)3(Al1−yGa
y)5O12:Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、
熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが47
0nm付近などにさせることができる。また、発光ピー
クも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロ
ードな発光スペクトルを持たせることができる。しか
も、組成のAlの一部をGaで置換することで発光波長
が短波長にシフトし、また組成のYの一部をGdで置換
することで、発光波長が長波長へシフトする。このよう
に組成を変化することで発光色を連続的に調節すること
が可能である。したがって、長波長側の強度がGdの組
成比で連続的に変えられるなど高輝度に発光可能な窒化
物系化合物半導体の青色発光を利用して白色系発光に変
換するための理想条件を備えている。
y)5O12:Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、
熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが47
0nm付近などにさせることができる。また、発光ピー
クも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロ
ードな発光スペクトルを持たせることができる。しか
も、組成のAlの一部をGaで置換することで発光波長
が短波長にシフトし、また組成のYの一部をGdで置換
することで、発光波長が長波長へシフトする。このよう
に組成を変化することで発光色を連続的に調節すること
が可能である。したがって、長波長側の強度がGdの組
成比で連続的に変えられるなど高輝度に発光可能な窒化
物系化合物半導体の青色発光を利用して白色系発光に変
換するための理想条件を備えている。
【0033】この蛍光体は、Y、Gd、Ce、Sm、A
l、La及びGaの原料として酸化物、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、Gd、Ce、S
m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、酸化ガリウムとを混合して混合原料を
得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等の
フッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜
1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を
得る。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所望の蛍光体を得るこ
とができる。
l、La及びGaの原料として酸化物、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、Gd、Ce、S
m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、酸化ガリウムとを混合して混合原料を
得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等の
フッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜
1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を
得る。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所望の蛍光体を得るこ
とができる。
【0034】本発明の発光ダイオードにおいて、蛍光体
は、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、A
l、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2
種類以上の(Re1−xSmx)3(Al1−yGa
y)5O12:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成
分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発
光素子であるLEDチップの発光波長には、バラツキが
生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整さ
せて一定の白色光などを得ることができる。具体的に
は、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光
体の量を調整し含有させることでその蛍光体から放出さ
れる色間とLEDチップから放出される色で結ばれる色
度図上の任意の点を発光させることができる。
は、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、A
l、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2
種類以上の(Re1−xSmx)3(Al1−yGa
y)5O12:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成
分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発
光素子であるLEDチップの発光波長には、バラツキが
生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整さ
せて一定の白色光などを得ることができる。具体的に
は、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光
体の量を調整し含有させることでその蛍光体から放出さ
れる色間とLEDチップから放出される色で結ばれる色
度図上の任意の点を発光させることができる。
【0035】このような蛍光体を塗布させる装置例とし
て図3に示す。図3には、接着剤(不示図)が塗布された
パッケージ300を回転可能なテーブル304の上に固
定させてある。テーブル304は、一定の回転数を保ち
パッケージ300に塗布を均一にさせる手段として働
く。蛍光体は、容器302に入れられ蛍光体を搬送させ
るガスの負圧によって引き出される。蛍光体とガスと
は、ノズル303を通して排出される。蛍光体の量は、
蛍光体を搬送するガスの圧力とバルブ301により調節
することができる。こうして排出されたガスと蛍光体
は、接着剤に付着される。接着剤を硬化させることで発
光ダイオードを形成することができる。
て図3に示す。図3には、接着剤(不示図)が塗布された
パッケージ300を回転可能なテーブル304の上に固
定させてある。テーブル304は、一定の回転数を保ち
パッケージ300に塗布を均一にさせる手段として働
く。蛍光体は、容器302に入れられ蛍光体を搬送させ
るガスの負圧によって引き出される。蛍光体とガスと
は、ノズル303を通して排出される。蛍光体の量は、
蛍光体を搬送するガスの圧力とバルブ301により調節
することができる。こうして排出されたガスと蛍光体
は、接着剤に付着される。接着剤を硬化させることで発
光ダイオードを形成することができる。
【0036】(LEDチップ103、203) 本発明に用いられるLEDチップ103、203とは、
蛍光体102、202を励起可能なものである。発光素
子であるLEDチップ103、203は、MOCVD法
等により基板上にGaAs、InP、GaAlAs、I
nGaAlP、InN、AlN、GaN、InGaN、
AlGaN、InGaAlN等の半導体を発光層として
形成させる。
蛍光体102、202を励起可能なものである。発光素
子であるLEDチップ103、203は、MOCVD法
等により基板上にGaAs、InP、GaAlAs、I
nGaAlP、InN、AlN、GaN、InGaN、
AlGaN、InGaAlN等の半導体を発光層として
形成させる。
【0037】半導体の構造としては、MIS接合、PI
N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。好ましくは、蛍光体101、201
を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能
な窒化物系化合物半導体(一般式IniGajAlk
N、但し、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)
が挙げられる。
N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。好ましくは、蛍光体101、201
を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能
な窒化物系化合物半導体(一般式IniGajAlk
N、但し、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)
が挙げられる。
【0038】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、GaN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。サファイヤ基板上に
半導体膜を成長させる場合、GaN、AlN等のバッフ
ァー層を形成しその上にPN接合を有する窒化ガリウム
半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア
基板上にSiO2をマスクとして選択成長させたGaN
単結晶自体を基板として利用することもできる。この場
合、各半導体層を形成後SiO2をエッチング除去させ
ることによって発光素子とサファイア基板とを分離させ
ることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、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、
Te、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。
合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、S
i、ZnO、GaN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。サファイヤ基板上に
半導体膜を成長させる場合、GaN、AlN等のバッフ
ァー層を形成しその上にPN接合を有する窒化ガリウム
半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア
基板上にSiO2をマスクとして選択成長させたGaN
単結晶自体を基板として利用することもできる。この場
合、各半導体層を形成後SiO2をエッチング除去させ
ることによって発光素子とサファイア基板とを分離させ
ることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、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、
Te、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。
【0039】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アニールすることでP型化させるこ
とが好ましい。具体的なLEDチップの層構成として
は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成
させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上
に、窒化ガリウム半導体であるN型コンタクト層、窒化
アルミニウム・ガリウム半導体であるN型クラッド層、
Zn及びSiをドープさせた窒化インジュウム・ガリウ
ム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半
導体であるP型クラッド層、窒化ガリウム半導体である
P型コンタクト層が積層されたものが挙げられる。LE
Dチップを形成させるためにはサファイア基板を有する
LEDチップの場合、エッチングなどによりP型半導体
及びN型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上に
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。SiC基板の場合、基板自体の
導電性を利用して半導体を介して一対の電極を形成させ
る。
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アニールすることでP型化させるこ
とが好ましい。具体的なLEDチップの層構成として
は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成
させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上
に、窒化ガリウム半導体であるN型コンタクト層、窒化
アルミニウム・ガリウム半導体であるN型クラッド層、
Zn及びSiをドープさせた窒化インジュウム・ガリウ
ム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半
導体であるP型クラッド層、窒化ガリウム半導体である
P型コンタクト層が積層されたものが挙げられる。LE
Dチップを形成させるためにはサファイア基板を有する
LEDチップの場合、エッチングなどによりP型半導体
及びN型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上に
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。SiC基板の場合、基板自体の
導電性を利用して半導体を介して一対の電極を形成させ
る。
【0040】次に、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。こうしてLED
チップを形成させることができる。
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。こうしてLED
チップを形成させることができる。
【0041】本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、蛍光体102、202との補色等を
考慮してLEDチップ103、203の主発光波長は4
00nm以上530nm以下が好ましく、420nm以
上490nm以下がより好ましい。LEDチップ10
3、203と蛍光体103、202との効率をそれぞれ
より向上させるためには、450nm以上475nm以
下がさらに好ましい。
発光させる場合は、蛍光体102、202との補色等を
考慮してLEDチップ103、203の主発光波長は4
00nm以上530nm以下が好ましく、420nm以
上490nm以下がより好ましい。LEDチップ10
3、203と蛍光体103、202との効率をそれぞれ
より向上させるためには、450nm以上475nm以
下がさらに好ましい。
【0042】(パッケージ104) パッケージ104は、LEDチップ103を凹部内に固
定保護すると共に外部との電気的接続が可能な外部電極
106を有するものである。したがって、LEDチップ
103の数や大きさに合わせて複数の開口部を持ったパ
ッケージ104とすることもできる。また、好適には遮
光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色さ
せる、或いはパッケージ104の発光観測表面側が暗色
系に着色されている。パッケージ104はLEDチップ
103をさらに外部環境から保護するために接着剤10
1に加えて透光性保護体であるモールド部材を設けるこ
ともできる。
定保護すると共に外部との電気的接続が可能な外部電極
106を有するものである。したがって、LEDチップ
103の数や大きさに合わせて複数の開口部を持ったパ
ッケージ104とすることもできる。また、好適には遮
光機能を持たせるために黒や灰色などの暗色系に着色さ
せる、或いはパッケージ104の発光観測表面側が暗色
系に着色されている。パッケージ104はLEDチップ
103をさらに外部環境から保護するために接着剤10
1に加えて透光性保護体であるモールド部材を設けるこ
ともできる。
【0043】パッケージ104は、コーティング部やモ
ールド部材との接着性がよく剛性の高いものが好まし
い。LEDチップ103と外部とを電気的に遮断させる
ために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケ
ージ104は、LEDチップ103などからの熱の影響
をうけた場合、モールド部材などとの密着性を考慮して
熱膨張率の小さい物が好ましい。パッケージ104の凹
部内表面は、エンボス加工させて接着面積を増やした
り、プラズマ処理してモールド部材などとの密着性を向
上させることもできる。
ールド部材との接着性がよく剛性の高いものが好まし
い。LEDチップ103と外部とを電気的に遮断させる
ために絶縁性を有することが望まれる。さらに、パッケ
ージ104は、LEDチップ103などからの熱の影響
をうけた場合、モールド部材などとの密着性を考慮して
熱膨張率の小さい物が好ましい。パッケージ104の凹
部内表面は、エンボス加工させて接着面積を増やした
り、プラズマ処理してモールド部材などとの密着性を向
上させることもできる。
【0044】パッケージ104は、外部電極106と一
体的に形成させてもよく、パッケージ104が複数に分
かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよ
い。このようなパッケージ104は、インジェクション
成形などにより比較的簡単に形成することができる。具
体的なパッケージ材料としてポリカーボネート樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー
(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂やセラミックな
どが挙げられる。また、パッケージを暗色系に着色させ
る着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられ
る。具体的には、Cr2O3、MnO2、Fe2O3や
カーボンブラックなどが好適に挙げられる。
体的に形成させてもよく、パッケージ104が複数に分
かれ、はめ込みなどにより組み合わせて構成させてもよ
い。このようなパッケージ104は、インジェクション
成形などにより比較的簡単に形成することができる。具
体的なパッケージ材料としてポリカーボネート樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー
(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂やセラミックな
どが挙げられる。また、パッケージを暗色系に着色させ
る着色剤としては種々の染料や顔料が好適に用いられ
る。具体的には、Cr2O3、MnO2、Fe2O3や
カーボンブラックなどが好適に挙げられる。
【0045】LEDチップ103とパッケージ104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。固定されたLEDチップは、金
線などの導電性ワイヤー106により電気的に接続する
ことができる。また、LEDチップ103を配置固定さ
せると共にパッケージ104内の外部電極106と電気
的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペース
ト、ITOペースト、金属バンプ等を用いることもでき
る。
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。固定されたLEDチップは、金
線などの導電性ワイヤー106により電気的に接続する
ことができる。また、LEDチップ103を配置固定さ
せると共にパッケージ104内の外部電極106と電気
的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペース
ト、ITOペースト、金属バンプ等を用いることもでき
る。
【0046】(外部電極106) 外部電極106は、パッケージ104外部からの電力を
内部に配置されたLEDチップ103に供給させるため
に用いられるためのものである。そのためパッケージ1
04上に設けられた導電性を有するパターンやリードフ
レームを利用したものなど種々のものが挙げられる。ま
た、外部電極106は放熱性、電気伝導性、LEDチッ
プ103の特性などを考慮して種々の大きさに形成させ
ることができる。外部電極106は、各LEDチップ1
03を配置すると共にLEDチップ103から放出され
た熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ま
しい。外部電極106の具体的な電気抵抗としては30
0μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ
・cm以下である。また、具体的な熱伝導度は、0.0
1cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上が好まし
く、より好ましくは 0.5cal/(S)(cm2)(℃
/cm)以上である。
内部に配置されたLEDチップ103に供給させるため
に用いられるためのものである。そのためパッケージ1
04上に設けられた導電性を有するパターンやリードフ
レームを利用したものなど種々のものが挙げられる。ま
た、外部電極106は放熱性、電気伝導性、LEDチッ
プ103の特性などを考慮して種々の大きさに形成させ
ることができる。外部電極106は、各LEDチップ1
03を配置すると共にLEDチップ103から放出され
た熱を外部に放熱させるため熱伝導性がよいことが好ま
しい。外部電極106の具体的な電気抵抗としては30
0μΩ・cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ
・cm以下である。また、具体的な熱伝導度は、0.0
1cal/(S)(cm2)(℃/cm)以上が好まし
く、より好ましくは 0.5cal/(S)(cm2)(℃
/cm)以上である。
【0047】外部電極106の具体的材料としては、銅
やりん青銅板表面に銀、パラジウム或いは金などの金属
メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられ
る。外部電極106としてリードフレームを利用した場
合は、電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが
加工性の観点から板厚0.1mmから2mmが好まし
い。ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの基板上など
に設けられた外部電極106としては、銅箔やタングス
テン層を形成させることができる。プリント基板上に金
属箔を用いる場合は、銅箔などの厚みとして18〜70
μmとすることが好ましい。また、銅箔等の上に金、半
田メッキなどを施しても良い。
やりん青銅板表面に銀、パラジウム或いは金などの金属
メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられ
る。外部電極106としてリードフレームを利用した場
合は、電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが
加工性の観点から板厚0.1mmから2mmが好まし
い。ガラスエポキシ樹脂やセラミックなどの基板上など
に設けられた外部電極106としては、銅箔やタングス
テン層を形成させることができる。プリント基板上に金
属箔を用いる場合は、銅箔などの厚みとして18〜70
μmとすることが好ましい。また、銅箔等の上に金、半
田メッキなどを施しても良い。
【0048】(導電性ワイヤー105、205) 導電性ワイヤー105、205としては、LEDチップ
103、203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求められる。
熱伝導度としては0.01cal/(S)(cm2)(℃
/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal
/(S)(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105、205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105、205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105、205が挙
げられる。このような導電性ワイヤー105、205
は、各LEDチップ103、203の電極と、インナー
・リード207及びマウント・リード206などをワイ
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。
103、203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求められる。
熱伝導度としては0.01cal/(S)(cm2)(℃
/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal
/(S)(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105、205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105、205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105、205が挙
げられる。このような導電性ワイヤー105、205
は、各LEDチップ103、203の電極と、インナー
・リード207及びマウント・リード206などをワイ
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。
【0049】(モールド部材204) モールド部材204は、発光ダイオードの使用用途に応
じてLEDチップ203、導電性ワイヤー205、蛍光
体202が付着した接着剤201などを外部から保護す
るために設けることができる。モールド部材204は、
各種樹脂や硝子などを用いて形成させることができる。
モールド部材204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、モールド部材204に拡散剤を含有させることによ
ってLEDチップ203からの指向性を緩和させ視野角
を増やすこともできる。このような、モールド部材20
4は、コーティング部として働く接着剤201と同じ材
料を用いても良いし異なる材料としても良い。以下、本
発明の実施例について説明するが、本発明は具体的実施
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。
じてLEDチップ203、導電性ワイヤー205、蛍光
体202が付着した接着剤201などを外部から保護す
るために設けることができる。モールド部材204は、
各種樹脂や硝子などを用いて形成させることができる。
モールド部材204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、モールド部材204に拡散剤を含有させることによ
ってLEDチップ203からの指向性を緩和させ視野角
を増やすこともできる。このような、モールド部材20
4は、コーティング部として働く接着剤201と同じ材
料を用いても良いし異なる材料としても良い。以下、本
発明の実施例について説明するが、本発明は具体的実施
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。
【0050】
【実施例】(実施例1) LEDチップとして主発光波長が460nmのIn0.
2Ga0.8N半導体を用いた。LEDチップは、洗浄
され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法で窒化ガリウム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SiH
4とCp2Mgと、を切り替えることによってN型導電
性を有する窒化ガリウム系半導体とP型導電性を有する
窒化ガリウム系半導体を形成しPN接合を形成させる。
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
活性層を形成させた。(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40
0℃以上でアニールさせてある。)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350μ
m角のLEDチップを形成させた。
2Ga0.8N半導体を用いた。LEDチップは、洗浄
され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法で窒化ガリウム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SiH
4とCp2Mgと、を切り替えることによってN型導電
性を有する窒化ガリウム系半導体とP型導電性を有する
窒化ガリウム系半導体を形成しPN接合を形成させる。
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
活性層を形成させた。(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40
0℃以上でアニールさせてある。)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350μ
m角のLEDチップを形成させた。
【0051】一方、インサート成形によりポリカーボネ
ート樹脂を用いてチップタイプLEDのパッケージを形
成させた。チップタイプLEDのパッケージ内は、LE
Dチップが配される開口部を備えている。パッケージ中
には、銀メッキした銅板を外部電極として配置させてあ
る。パッケージ内部でLEDチップをエポキシ樹脂など
を用いて固定させる。導電性ワイヤーである金線をLE
Dチップの各電極とパッケージに設けられた各外部電極
とにそれぞれワイヤーボンディングさせ電気的に接続さ
せてある。次に、接着剤として、エポキシ樹脂をパッケ
ージの開口部内に塗布させた。こうしてLEDチップが
配置されたパッケージを1000個形成させた。
ート樹脂を用いてチップタイプLEDのパッケージを形
成させた。チップタイプLEDのパッケージ内は、LE
Dチップが配される開口部を備えている。パッケージ中
には、銀メッキした銅板を外部電極として配置させてあ
る。パッケージ内部でLEDチップをエポキシ樹脂など
を用いて固定させる。導電性ワイヤーである金線をLE
Dチップの各電極とパッケージに設けられた各外部電極
とにそれぞれワイヤーボンディングさせ電気的に接続さ
せてある。次に、接着剤として、エポキシ樹脂をパッケ
ージの開口部内に塗布させた。こうしてLEDチップが
配置されたパッケージを1000個形成させた。
【0052】他方、蛍光体は、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。これにフラックス
としてフッ化アンモニウム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。形成された(Y0.8Gd
0.2)3Al5O12:Ce蛍光体をN2ガスにより
飛ばしノズルを通して、接着剤表面に付着させた。
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。これにフラックス
としてフッ化アンモニウム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。形成された(Y0.8Gd
0.2)3Al5O12:Ce蛍光体をN2ガスにより
飛ばしノズルを通して、接着剤表面に付着させた。
【0053】塗布後、ノズルからN2ガスのみを吹き付
け余分な蛍光体を飛ばした。接着剤上に蛍光体が堆積し
たパッケージを120度に加熱し接着剤を硬化させ蛍光
体を固定させる。この後に、さらに、LEDチップや蛍
光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的で
コーティング部が形成されたパッケージ開口部内にモー
ルド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。透光
性エポシキ樹脂を混入後、150℃5時間にて硬化さ
せ、図1の如き発光ダイオードを形成させた。
け余分な蛍光体を飛ばした。接着剤上に蛍光体が堆積し
たパッケージを120度に加熱し接着剤を硬化させ蛍光
体を固定させる。この後に、さらに、LEDチップや蛍
光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護する目的で
コーティング部が形成されたパッケージ開口部内にモー
ルド部材として透光性エポキシ樹脂を形成させた。透光
性エポシキ樹脂を混入後、150℃5時間にて硬化さ
せ、図1の如き発光ダイオードを形成させた。
【0054】こうして得られた発光ダイオードに電力を
供給させることによって白色系を発光させることができ
る。発光ダイオードの正面から色温度、演色性をそれぞ
れ測定した。色温度8040K、Ra(演色性指数)=
87.4を示した。また、発光光率は10.6 lm/
wであった。また、バラツキを色度座標上の面積として
測定した。
供給させることによって白色系を発光させることができ
る。発光ダイオードの正面から色温度、演色性をそれぞ
れ測定した。色温度8040K、Ra(演色性指数)=
87.4を示した。また、発光光率は10.6 lm/
wであった。また、バラツキを色度座標上の面積として
測定した。
【0055】(比較例1) エポキシ樹脂中に(Y0.8Gd0.2)3Al5O1
2:Ce蛍光体を混合させてノズルから突出させコーテ
ィング部を形成させた以外は、実施例1と同様にして発
光装置を形成させた。形成された発光装置の断面は、コ
ーティング部の端面がはい上がっていると共に蛍光物質
の量が不均一であった。こうして形成された発光ダイオ
ードの色度点を実施例1と同様に測定した。形成された
発光ダイオードは、LEDチップの発光波長と蛍光体の
発光波長を結んだ線上に略位置したが、バラツキが大き
かった。実施例1と同様にして色度座標上のバラツキ面
積を測定した。比較例1の面積は、実施例1の面積の約
15倍でありバラツキが大きかった。
2:Ce蛍光体を混合させてノズルから突出させコーテ
ィング部を形成させた以外は、実施例1と同様にして発
光装置を形成させた。形成された発光装置の断面は、コ
ーティング部の端面がはい上がっていると共に蛍光物質
の量が不均一であった。こうして形成された発光ダイオ
ードの色度点を実施例1と同様に測定した。形成された
発光ダイオードは、LEDチップの発光波長と蛍光体の
発光波長を結んだ線上に略位置したが、バラツキが大き
かった。実施例1と同様にして色度座標上のバラツキ面
積を測定した。比較例1の面積は、実施例1の面積の約
15倍でありバラツキが大きかった。
【0056】
【発明の効果】LEDチップ上に配置された接着剤が、
LEDチップなどの凹凸を緩和すると共に蛍光体の厚み
を一定とする。そのため発光観測面方位による色調ずれ
が極めて少ない発光ダイオードとさせることができる。
また、量産時における各発光ダイオードごとのバラツキ
が少なく、歩留まりの高い発光ダイオードとすることが
できる。
LEDチップなどの凹凸を緩和すると共に蛍光体の厚み
を一定とする。そのため発光観測面方位による色調ずれ
が極めて少ない発光ダイオードとさせることができる。
また、量産時における各発光ダイオードごとのバラツキ
が少なく、歩留まりの高い発光ダイオードとすることが
できる。
【0057】特に、本発明の請求項1に記載の方法とす
ることにより、比較的簡単な方法で歩留まり良く発光観
測方位による色調ずれなどが極めて少ない発光ダイオー
ドが形成できる。
ることにより、比較的簡単な方法で歩留まり良く発光観
測方位による色調ずれなどが極めて少ない発光ダイオー
ドが形成できる。
【0058】本発明の請求項2の方法とすることによ
り、高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光光率
の低下が極めて少ない発光ダイオードとすることができ
る。
り、高輝度、長時間の使用においても色ずれ、発光光率
の低下が極めて少ない発光ダイオードとすることができ
る。
【0059】本発明の請求項3の方法とすることによ
り、より耐光性及び発光効率の高い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。
り、より耐光性及び発光効率の高い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。
【0060】本発明の請求項4の構成とすることによ
り、白色発光可能でより耐光性及び発光効率の高い白色
系が発光可能な発光ダイオードとすることができる。
り、白色発光可能でより耐光性及び発光効率の高い白色
系が発光可能な発光ダイオードとすることができる。
【図1】図1は、本発明の発光ダイオードであるチップ
タイプLEDの模式的断面図である。
タイプLEDの模式的断面図である。
【図2】図2は、本発明の発光ダイオードである砲弾型
発光ダイオードの模式的断面図である。
発光ダイオードの模式的断面図である。
【図3】図3は、本発明の発光ダイオードを形成させる
形成装置を示した模式的説明図である。
形成装置を示した模式的説明図である。
100・・・チップタイプLED 101、201・・・接着剤 102、202・・・蛍光体 103、203・・・LEDチップ 104・・・パッケージ 105、205・・・導電性ワイヤー 106・・・外部電極 204・・・モールド部材 206・・・マウント・リード 207・・・インナー・リード 300・・・接着剤が塗布されたパッケージ 301・・・蛍光体量を調節するバルブ 302・・・蛍光体を入れた容器 303・・・蛍光体を放出させるノズル 304・・・テーブル
Claims (11)
- 【請求項1】 LEDチップと、該LEDチップからの
発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍
光体とを有し、前記LEDチップからの光と前記蛍光体
からの光とが補色関係にありそれぞれの光を混色させる
ことで混色光を発光させることができる発光ダイオード
の形成方法であって、 前記LEDチップ上に接着剤を塗布させる第1の工程
と、前記接着剤の表面が接着性を持っている状態で、前記表
面に前記蛍光体を付着させる工程 と、 を有することを特徴とする発光ダイオードの形成方法。 - 【請求項2】 前記第2の工程後、ガスを吹き付け余分
な蛍光体を飛ばす第3の工程を有することを特徴とする
請求項1に記載の発光ダイオードの形成方法。 - 【請求項3】 前記第2の工程において、前記蛍光体
は、ガス吹きつけにより前記接着剤の表面に付着される
ことを特徴とする請求項1から2のいすれかに記載の発
光ダイオードの形成方法。 - 【請求項4】 前記第2の工程において、容器、バルブ
及びノズルを有する装置を用い、前記容器から前記ノズ
ルを通してガス圧により前記蛍光体を前記接着剤の表面
に付着させることを特徴とする請求項1から2のいずれ
かに記載の発光ダイオードの形成方法。 - 【請求項5】 前記第2の工程において、前記接着剤が
塗布されたLEDチップは、一定の回転数にて回転され
ていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
載の発光ダイオードの形成方法。 - 【請求項6】 前記第2の工程後、前記接着剤を硬化し
た後、拡散剤を有するモールド部材を形成することを特
徴する請求項1から5のいずれかに記載の発光ダイオー
ドの形成方法。 - 【請求項7】 前記LEDチップは各半導体層表面に各
電極を有し、導電性ワイヤーを前記LEDチップの各電
極と各外部電極表面とにワイヤーボンディングさせ電気
的に接続させた後、前記第1の工程を施すことを特徴と
する請求項1から 6のいずれかに記載の発光ダイオード
の形成方法。 - 【請求項8】 前記LEDチップは、発光層が窒化物系
化合物半導体であり、且つ前記蛍光体がセリウムで付活
されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光
体である請求項1から7のいずれかに記載の発光ダイオ
ードの形成方法。 - 【請求項9】 前記LEDチップの主発光ピークが40
0nmから530nmであり、且つ前記蛍光体の主発光
波長が前記LEDチップの主ピークよりも長い請求項8
記載の発光ダイオードの形成方法。 - 【請求項10】 前記蛍光体が(Re1−xSmx)3
(Al1−yGay)5O12:Ceである請求項1か
ら7のいずれかに記載の発光ダイオードの形成方法。た
だし、0≦x<1、0≦y≦1、Reは、Y、Gd、L
aから選択される少なくとも一種の元素である。 - 【請求項11】 前記蛍光体は、2種類以上の蛍光体を
混合調整されたものであることを特徴とする請求項10
に記載の発光ダイオードの形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18874597A JP3282176B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発光ダイオードの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18874597A JP3282176B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発光ダイオードの形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1131845A JPH1131845A (ja) | 1999-02-02 |
JP3282176B2 true JP3282176B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=16229037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18874597A Expired - Fee Related JP3282176B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | 発光ダイオードの形成方法 |
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---|---|
JP (1) | JP3282176B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005097938A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-02-28 | 日本電気硝子株式会社 | 蛍光体及び発光ダイオード |
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---|---|---|---|---|
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TW480879B (en) * | 2000-01-06 | 2002-03-21 | Dynascan Technology Corp | Method to compensate for the color no uniformity of color display |
DE10010638A1 (de) * | 2000-03-03 | 2001-09-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines lichtabstrahlenden Halbleiterkörpers mit Lumineszenzkonversionselement |
JP2001298216A (ja) * | 2000-04-12 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表面実装型の半導体発光装置 |
KR100365307B1 (ko) * | 2000-08-28 | 2002-12-18 | 박영구 | 실/내외 광고장치 및 그의 제조방법 |
TW595012B (en) | 2001-09-03 | 2004-06-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor light-emitting device, light-emitting apparatus and manufacturing method of semiconductor light-emitting device |
JP3910517B2 (ja) | 2002-10-07 | 2007-04-25 | シャープ株式会社 | Ledデバイス |
DE102004047640A1 (de) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement |
DE102005012953B9 (de) * | 2005-01-26 | 2013-04-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement |
JP2008545269A (ja) * | 2005-07-01 | 2008-12-11 | ラミナ ライティング インコーポレーテッド | 白色発光ダイオード及びダイオードアレイを有する照明装置、それらの製造方法及び製造装置 |
EP1919000A1 (en) | 2005-08-05 | 2008-05-07 | Matsushita Electric Industries Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device |
JP2007311663A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Sharp Corp | 発光装置の製造方法、発光装置、および発光装置の製造装置 |
JP4859050B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2012-01-18 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
JP4520972B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2010-08-11 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
KR101431711B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2014-08-21 | 삼성전자 주식회사 | 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법, 상기 방법을이용하여 제조한 발광 장치 및 발광 시스템 |
JP5444919B2 (ja) * | 2009-07-29 | 2014-03-19 | ソニー株式会社 | 照明装置、及び液晶表示装置 |
CN102714263B (zh) * | 2010-02-25 | 2015-11-25 | 韩国莱太柘晶电株式会社 | 发光二极管及其制造方法 |
WO2013157310A1 (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-24 | シャープ株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
JP6331934B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2018-05-30 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP6819282B2 (ja) | 2016-12-27 | 2021-01-27 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-07-14 JP JP18874597A patent/JP3282176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Proc.SPIE.Int.Soc.Opt.Eng.,Vo.3002(1997.2) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005097938A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-02-28 | 日本電気硝子株式会社 | 蛍光体及び発光ダイオード |
JP5013405B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2012-08-29 | 日本電気硝子株式会社 | 蛍光体及び発光ダイオード |
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---|---|
JPH1131845A (ja) | 1999-02-02 |
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