JP3327170B2 - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

発光ダイオードの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオード（以
下ＬＥＤという。）の製造方法に係り、特に発光チップ
の発光波長を異なる波長に変換する、または発光チップ
の発光を一部吸収するＬＥＤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のＬＥＤの一構造を示す模式
断面図であり、１は化合物半導体よりなる発光チップ、
２はリードフレーム、３は発光チップの発光を発光観測
面側に反射させる目的で設けられたカップ、４は発光素
子全体を封止する樹脂である。通常、樹脂４は発光チッ
プの発光を空気中に効率よく放出する目的で透明度の高
い樹脂が選択されるが、他にその発光チップの発光色を
変換する目的で、あるいは色を補正する目的で、その樹
脂４の中に発光チップの発光を他の波長に変換する蛍光
物質、または発光波長を一部吸収するフィルター物質等
の波長変換材料５が混入される場合がある。この場合、
波長変換材料５は樹脂４に均一に分散するように混入さ
れるのが通常である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
目的で波長変換材料５を樹脂４中に均一に分散させる
と、この図に示すように、波長変換された光、または不
要な波長がカットされた光は樹脂４中で四方八方に散乱
してしまい、集光が悪くなるという問題がある。図２の
矢印は発光チップの光が波長変換材料５にあたり、波長
変換された光が散乱する様子を模式的に示した図であ
る。つまり、波長変換された光が散乱されることによ
り、発光観測面側の光量が減少して輝度が低くなるので
ある。
【０００４】また、波長変換材料５を蛍光物質に限定し
た場合、新たな問題点として、異なる発光色のＬＥＤを
接近して設置した際に、他のＬＥＤ発光による蛍光物質
のよけいな発光の問題がある。例えば、青色発光チップ
で緑色発光が得られる蛍光物質を含む緑色ＬＥＤと、単
なる青色発光チップのみからなる青色ＬＥＤとを同一平
面上に水平に近接して並べた場合、緑色ＬＥＤを消灯し
て、青色ＬＥＤを点灯すると、青色ＬＥＤから洩れ出る
光、つまり散乱する光により、緑色ＬＥＤの蛍光物質が
励起され、消灯した緑色ＬＥＤがあたかも点灯したよう
な状態となり、両ＬＥＤの混色が発生する。
【０００５】従って本発明の目的とするところは、ＬＥ
Ｄの樹脂に波長変換材料を含有させて発光チップの波長
変換を行う際、まず変換された発光の集光をよくしてＬ
ＥＤの輝度を高めることを目的とし、また蛍光物質を使
用した際、波長の異なるＬＥＤを近接して設置しても混
色の起こらないＬＥＤの製造方法を提供することをもう
一つの目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＬＥＤの製造方
法は、カップ３に装着されている青色発光チップ１の発
光色を、蛍光物質である波長変換材料５で変えて外部に
放射するように構成されてなるＬＥＤの製造方法を改良
したものである。本発明の製造方法は、カップ３に青色
発光チップ１を載置する工程と、青色発光チップ１の載
置されたカップ３内に、蛍光物質である波長変換材料５
を含有する第一の樹脂１１でプレディップして、青色発
光チップ１を被覆する工程と、青色発光チップ１が蛍光
物質を含有する第一の樹脂１１を第二のである樹脂１２
で包囲する工程とからなる。
【０００７】さらに、本発明の請求項２のＬＥＤの製造
方法は、第一の樹脂１１を硬化させた後に、第二の樹脂
１２で封止する。
【０００８】また、本発明の請求項３のＬＥＤの製造方
法は、第一の樹脂１１と第二の樹脂１２に同一材料を使
用する。
【０００９】本発明の請求項４のＬＥＤの製造方法は、
第一の樹脂１１及び第二の樹脂をエポキシ樹脂とする。
【００１０】さらにまた、本発明の請求項５のＬＥＤの
製造方法は、第一の樹脂１１を、カップ３の縁部の水平
面よりも低くなるように充填する。
【００１１】
【作用】本発明の方法で製造されたＬＥＤは、カップの
内部に、発光チップを被覆するように蛍光物質である波
長変換材料を含む第一の樹脂を充填している。蛍光物質
である波長変換材料は、発光チップの発光色を変換して
カップの外部に放射する。カップ内の蛍光物質である波
長変換材料は、発光色の変換された光を四方八方に散乱
させるが、散乱した光のほとんどは、カップの内面で反
射されて、発光観測面側に集光される。つまり本発明の
ＬＥＤは、発光チップを固定し、かつ、波長変換材料を
充填しているカップで、発光色の変換された光を、内面
で反射して集光できるので、変換光の集光効率を格段に
向上できる。
【００１２】さらに、波長変換材料を蛍光物質とするの
で、蛍光物質を含む第一の樹脂をカップの縁部の水平面
よりも低くなるように充填すると、外部から入射する光
がカップの縁で遮られ、蛍光物質にまで到達しないこと
により、ＬＥＤ間の混色を防止することができる。簡単
にいうと、カップ深さを深くして蛍光物質を含む第一の
樹脂がカップからはみ出さないようにすることにより、
蛍光物質の励起源を発光チップの発光波長のみに制限で
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本願の一実施例の方法で製
造されるＬＥＤの構造を示す模式断面図であり、図２と
同様に、カップ３を有するリードフレーム２上に化合物
半導体よりなる発光チップ１を載置した発光素子全体
を、樹脂で封止した構造としている。しかし、図２と異
なるところは、カップ３内部に第一の樹脂１１を充填
し、その全体を、発光素子全体を封止する樹脂である第
二の樹脂１２で包囲していることである。カップに充填
される第一の樹脂１１には、発光チップの発光波長を他
の波長に変換、または一部吸収して変換する波長変換材
料５が含有されている。
【００１４】本発明の方法で製造されるＬＥＤにおい
て、第一の樹脂１１と第二の樹脂１２の材料は同一材料
でもよく、例えば両方ともエポキシ樹脂で構成し、第一
の樹脂１１にのみ蛍光物質５を含有させればよい。さら
に、第二の樹脂１２の材料は図２の樹脂４と同一でもよ
いことはいうまでもない。また、波長変換材料５は蛍光
物質であれば蛍光染料、蛍光顔料、蛍光体等、発光チッ
プの発光波長を他の波長に変換できる材料であればどの
ようなものを使用してもよい。
【００１５】このような構造のＬＥＤを製造するには、
例えばＬＥＤ製造工程において、通常カップ３の空気を
追い出す目的で、予め発光チップ１を載置したカップ内
部を樹脂でプレディップするのであるが、プレディップ
する際に第一の樹脂１１に蛍光物質である波長変換材料
５を含有させておき、波長変換材料５を含む第一の樹脂
１１が硬化した後、第二の樹脂１２で封止することによ
り得ることができる。また予め波長変換材料５を含む第
一の樹脂１１をカップ３内部に注入してもよい。このよ
うにして、波長変換材料５を含む第一の樹脂１１をカッ
プ３の内部に充填し、第一の樹脂１１で波長変換された
光のほとんどがカップ３の反射鏡内に戻り、発光観測面
に反射することによりＬＥＤの集光が格段に向上する。
【００１６】また第一の樹脂１１と、第二の樹脂１２と
を異なる材料とし、第一の樹脂１１、第二の樹脂１２の
屈折率を順に小さくして空気の屈折率１に近くなるよう
に設定することにより波長変換された光の外部量子効率
が向上する。なおこの場合、第一の樹脂１１の材料に
は、発光チップ１の屈折率よりも小さい材料を選定する
ことは言うまでもない。
【００１７】図３、および図４は本発明の他の実施例に
係る方法で製造されたＬＥＤのカップ３の部分を拡大し
て示す模式断面図であり、図３は第一の樹脂１１の表面
が凸状になって硬化してカップ３に充填された状態、図
４は逆に凹状となって硬化して充填された状態を示して
いる。いずれの状態においても、波長変換材料５を蛍光
物質とした場合、その蛍光物質を含む第一の樹脂１１が
カップ３の縁部の水平面よりも低くなるように充填され
ており、カップ３からはみ出していないので、カップ３
の縁部により蛍光物質を励起する外部光を遮断でき、Ｌ
ＥＤの混色を防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の方法で製造されたＬＥＤは、カ
ップ内部に蛍光物質である波長変換材料をプレディップ
して発光チップを被覆しているため、変換光がカップ内
部で反射して集光されるため、輝度は倍以上に向上す
る。また、波長変換材料をカップ内に充填して波長変換
を行う場合、カップ深さを深くして、波長変換材料がカ
ップからはみ出さないようにすることにより、ＬＥＤ間
の混色が発生せず、例えばＬＥＤで平面ディスプレイを
実現した際には、非常に解像度のよい画像を得ることが
できる。また、波長変換材料の量が変わると発光チップ
からの光を変換させる割合が変わる。特に、発光チップ
からの光が可視光である青色光の場合、変換される前の
色と波長変換材料によって変換された光とが混じること
になるので所望の発光色とすることができにくいという
問題が生ずる。本発明は、プレディップにより空気を追
い出すことによって蛍光物質である波長変換材料が部分
的に薄くなったり厚くなったりすることが少なく所望通
りの発光色とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＬＥＤの構造を示す模式断面
図
【図２】従来のＬＥＤの構造を示す模式断面図
【図３】本発明の他の実施例に係るＬＥＤのカップの部
分を拡大して示す模式断面図
【図４】本発明の他の実施例に係るＬＥＤのカップの部
分を拡大して示す模式断面図
【符号の説明】
１・・・発光チップ ２・・・リードフレーム ３・・・カップ ４・・・樹脂 ５・・・波長変換材料 ６・・・ワイヤー １１・・・第一の樹脂 １２・・・第二の樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｆ (56)参考文献 特開 平１−179471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−122292（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−43885（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−63068（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−50455（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭52−45181（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カップ(3)に装着されている青色発光チ
    ップ(1)と、青色発光チップ(1)の発光波長を、それより
    も長波長の光に変換する蛍光物質とを有する発光ダイオ
    ードの製造方法において、カッ プ(3)に青色発光チップ(1)を載置する工程と、青色 発光チップ(1)の載置されたカップ(3)内に、前記蛍
    光物質を含有する第一の樹脂(11)でプレデップし、青色
    発光チップ(1)を被覆する工程と、青色 発光チップ(1)が蛍光物質を含有する第一の樹脂(1
    1)を第二の樹脂(12)で包囲する工程とからなる発光ダイ
    オードの製造方法。
  2. 【請求項２】 第一の樹脂(11)が硬化した後に、第二の
    樹脂(12)で封止する請求項１に記載される発光ダイオー
    ドの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記第一の樹脂(11)と第二の樹脂(12)が
    同一材料である請求項１ないし２に記載される発光ダイ
    オードの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第一の樹脂(11)及び第二の樹脂(12)
    はエポキシ樹脂である請求項３に記載の発光ダイオード
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 第一の樹脂(11)を、カップ(3)の縁部の
    水平面よりも低くなるように充填する請求項１ないし４
    に記載の発光ダイオードの製造方法。
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