JP3492945B2 - 発光ダイオード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換型の発光
ダイオードに係り、特に青色発光を白色に変換するタイ
プの発光ダイオードに関するものである。
ダイオードに係り、特に青色発光を白色に変換するタイ
プの発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の波長変換型の発光ダイオ
ードとしては、例えば図４に示したものが知られている
（特開平７−９９３４５号）。これはリードフレーム型
の発光ダイオード１であって、リードフレームの一方の
メタルステム２に凹部３を設け、この凹部３に窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる青色発光の発光ダイオード
素子４を載せて固着すると共に、この発光ダイオード素
子４とリードフレームの他方のメタルポスト５をボンデ
ィングワイヤ６によって接続し、さらに全体を砲弾形の
透明樹脂９によって封止した構造のものである。また、
前記凹部３内には波長変換用の蛍光材を分散してある蛍
光材含有樹脂８が発光ダイオード素子４の上方を被うよ
うにして充填されている。このような構成からなる発光
ダイオード１にあっては、発光ダイオード素子４から発
した青色発光が蛍光材含有樹脂８に分散されている蛍光
材に当たって蛍光材を励起し、これによって波長変換さ
れた光が発光ダイオード素子４の元来の青色発光と混色
し、白色発光として得ることができるものである。
ードとしては、例えば図４に示したものが知られている
（特開平７−９９３４５号）。これはリードフレーム型
の発光ダイオード１であって、リードフレームの一方の
メタルステム２に凹部３を設け、この凹部３に窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる青色発光の発光ダイオード
素子４を載せて固着すると共に、この発光ダイオード素
子４とリードフレームの他方のメタルポスト５をボンデ
ィングワイヤ６によって接続し、さらに全体を砲弾形の
透明樹脂９によって封止した構造のものである。また、
前記凹部３内には波長変換用の蛍光材を分散してある蛍
光材含有樹脂８が発光ダイオード素子４の上方を被うよ
うにして充填されている。このような構成からなる発光
ダイオード１にあっては、発光ダイオード素子４から発
した青色発光が蛍光材含有樹脂８に分散されている蛍光
材に当たって蛍光材を励起し、これによって波長変換さ
れた光が発光ダイオード素子４の元来の青色発光と混色
し、白色発光として得ることができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発光ダイオード１にあっては、発光ダイオード素子
４の上部近傍を蛍光材含有樹脂８で被っているため、発
光ダイオード素子４からの光透過が蛍光材によって妨げ
られて高輝度の白色発光が得られなかった。
来の発光ダイオード１にあっては、発光ダイオード素子
４の上部近傍を蛍光材含有樹脂８で被っているため、発
光ダイオード素子４からの光透過が蛍光材によって妨げ
られて高輝度の白色発光が得られなかった。
【０００４】また、上記の発光ダイオード１の樹脂成形
工程では、メタルステム２の凹部３内に充填する蛍光材
含有樹脂８の樹脂成形工程と、全体を砲弾形の透明樹脂
９で保護する樹脂成形工程の２回が少なくとも必要にな
ってしまう。
工程では、メタルステム２の凹部３内に充填する蛍光材
含有樹脂８の樹脂成形工程と、全体を砲弾形の透明樹脂
９で保護する樹脂成形工程の２回が少なくとも必要にな
ってしまう。
【０００５】さらに、上記の発光ダイオード１にあって
は、発光ダイオード素子４から発光された光を凹部３の
内周壁に反射させて上方へ集光しているが、発光ダイオ
ード素子４の上方側では蛍光材によって反射した光が四
方八方に散乱してしまうために前記内周壁による光の集
光性が十分には発揮されない。
は、発光ダイオード素子４から発光された光を凹部３の
内周壁に反射させて上方へ集光しているが、発光ダイオ
ード素子４の上方側では蛍光材によって反射した光が四
方八方に散乱してしまうために前記内周壁による光の集
光性が十分には発揮されない。
【０００６】そこで、本発明は、集光性を向上させて高
輝度の白色発光を得ること及び樹脂成形工程の回数を削
減することを目的とした発光ダイオードを提供するもの
である。
輝度の白色発光を得ること及び樹脂成形工程の回数を削
減することを目的とした発光ダイオードを提供するもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る発光ダイオードは、発光ダ
イオードの平面形状と同じ大きさの薄板金属基板５０を
発光ダイオードの台座として用い、この薄板金属基板５
０に凹設されたカップ部５１の底面５２に窒化ガリウム
系化合物半導体からなる発光ダイオード素子２１を配置
し、この発光ダイオード素子２１の裏面側に蛍光材含有
層を設け、前記薄板金属基板５０の上部に樹脂封止体３
５を形成する一方、薄板金属基板５０の裏面側には補強
用のエポキシ樹脂５３を充填し、前記樹脂封止体３５及
びエポキシ樹脂５３の全外周面に薄板金属基板５０の端
面が現れていることを特徴とする。
に、本発明の請求項１に係る発光ダイオードは、発光ダ
イオードの平面形状と同じ大きさの薄板金属基板５０を
発光ダイオードの台座として用い、この薄板金属基板５
０に凹設されたカップ部５１の底面５２に窒化ガリウム
系化合物半導体からなる発光ダイオード素子２１を配置
し、この発光ダイオード素子２１の裏面側に蛍光材含有
層を設け、前記薄板金属基板５０の上部に樹脂封止体３
５を形成する一方、薄板金属基板５０の裏面側には補強
用のエポキシ樹脂５３を充填し、前記樹脂封止体３５及
びエポキシ樹脂５３の全外周面に薄板金属基板５０の端
面が現れていることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の請求項２に係る発光ダイオ
ードは、前記薄板金属基板が、銅、鉄又はリン青銅など
熱伝導率のよい材料で形成されてなることを特徴とす
る。
ードは、前記薄板金属基板が、銅、鉄又はリン青銅など
熱伝導率のよい材料で形成されてなることを特徴とす
る。
【０００９】
【００１０】また、本発明の請求項３に係る発光ダイオ
ードは、前記樹脂封止体３５の上面に凸状のレンズ部３
６を形成してなることを特徴とする。
ードは、前記樹脂封止体３５の上面に凸状のレンズ部３
６を形成してなることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の請求項４に係る発光ダイオ
ードは、前記蛍光材含有層が、接着剤３１の中に蛍光材
３２を分散させたものであり、この蛍光材含有接着層３
０によって発光ダイオード素子２１の裏面をカップ部５
１の底面５２に固着してなることを特徴とする。
ードは、前記蛍光材含有層が、接着剤３１の中に蛍光材
３２を分散させたものであり、この蛍光材含有接着層３
０によって発光ダイオード素子２１の裏面をカップ部５
１の底面５２に固着してなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る発光ダイオードの実施の形態を詳細に説明する。
図１乃至図３は、表面実装型の発光ダイオードに適用し
た場合の実施例を示したものである。
に係る発光ダイオードの実施の形態を詳細に説明する。
図１乃至図３は、表面実装型の発光ダイオードに適用し
た場合の実施例を示したものである。
【００１３】図１及び図２は、本発明に係る発光ダイオ
ード１１の実施例を示したものであ り、所定の形状にプ
レス成形した薄板金属基板５０を台座として用いる。こ
の薄板金属基板５０の材料には熱伝導率の良い銅や鉄あ
るいはリン青銅などが用いられ、中央部分にすり鉢状の
カップ部５１がプレス成形によって形成されている。こ
のカップ部５１の内周壁は、テーパ状の反射面５５を形
成している。また、この実施例では薄板金属基板５０の
剛性を確保するために、該基板の裏面側の凹みにエポキ
シ樹脂５３が充填されている。さらに、薄板金属基板５
０には左右に分割するスリット５４が形成されており、
この薄板金属基板５０自体が一対の上面電極、即ちカソ
ード電極とアノード電極を形成している。
ード１１の実施例を示したものであ り、所定の形状にプ
レス成形した薄板金属基板５０を台座として用いる。こ
の薄板金属基板５０の材料には熱伝導率の良い銅や鉄あ
るいはリン青銅などが用いられ、中央部分にすり鉢状の
カップ部５１がプレス成形によって形成されている。こ
のカップ部５１の内周壁は、テーパ状の反射面５５を形
成している。また、この実施例では薄板金属基板５０の
剛性を確保するために、該基板の裏面側の凹みにエポキ
シ樹脂５３が充填されている。さらに、薄板金属基板５
０には左右に分割するスリット５４が形成されており、
この薄板金属基板５０自体が一対の上面電極、即ちカソ
ード電極とアノード電極を形成している。
【００１４】前記カップ部５１の底面５２には蛍光材含
有接着層３０が設けられ、その上に発光ダイオード素子
２１が固着されている。蛍光材含有接着層３０は、図３
に示したように、透明性のある接着剤３１をベースとし
てその中に適当量の蛍光材３２を均一に分散させたもの
である。この蛍光材３２は、発光ダイオード素子２１か
ら発せられた発光エネルギによって励起され、短波長の
可視光を長波長の可視光に変換するものであり、例えば
イットリウム化合物等の蛍光物質が用いられる。このよ
うにして形成された蛍光材含有接着層３０をカップ部５
１の底面５２に所定の厚さになるように塗布し、その上
に発光ダイオード素子２１を載せ置き、接着剤３１を加
熱固化することで、発光ダイオード素子２１の裏面がカ
ップ部５１の底面５２に固着される。接着剤３１とカッ
プ部５１の底面５２との間では強い接着力が得られるの
で、蛍光材含有接着層３０が剥離するようなことはな
い。なお、この実施例では薄板金属基板５０の上に直接
蛍光材含有接着層３０を塗布することから、接着剤３１
の絶縁性が要求される。
有接着層３０が設けられ、その上に発光ダイオード素子
２１が固着されている。蛍光材含有接着層３０は、図３
に示したように、透明性のある接着剤３１をベースとし
てその中に適当量の蛍光材３２を均一に分散させたもの
である。この蛍光材３２は、発光ダイオード素子２１か
ら発せられた発光エネルギによって励起され、短波長の
可視光を長波長の可視光に変換するものであり、例えば
イットリウム化合物等の蛍光物質が用いられる。このよ
うにして形成された蛍光材含有接着層３０をカップ部５
１の底面５２に所定の厚さになるように塗布し、その上
に発光ダイオード素子２１を載せ置き、接着剤３１を加
熱固化することで、発光ダイオード素子２１の裏面がカ
ップ部５１の底面５２に固着される。接着剤３１とカッ
プ部５１の底面５２との間では強い接着力が得られるの
で、蛍光材含有接着層３０が剥離するようなことはな
い。なお、この実施例では薄板金属基板５０の上に直接
蛍光材含有接着層３０を塗布することから、接着剤３１
の絶縁性が要求される。
【００１５】一方、前記発光ダイオード素子２１は窒化
ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子であり、
図３に示したように、サファイヤ基板２２の上面にｎ型
半導体２３とｐ型半導体２４を成長させた構造である。
ｎ型半導体２３及びｐ型半導体２４はそれぞれの電極２
５，２６を備えており、薄板金属基板５０の左右上面に
形成された一対の電極（カソード電極とアノード電極）
にそれぞれボンディングワイヤ２７，２８によって接続
され、発光ダイオード素子２１への導通が図ら れてい
る。
ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子であり、
図３に示したように、サファイヤ基板２２の上面にｎ型
半導体２３とｐ型半導体２４を成長させた構造である。
ｎ型半導体２３及びｐ型半導体２４はそれぞれの電極２
５，２６を備えており、薄板金属基板５０の左右上面に
形成された一対の電極（カソード電極とアノード電極）
にそれぞれボンディングワイヤ２７，２８によって接続
され、発光ダイオード素子２１への導通が図ら れてい
る。
【００１６】従って、上記の発光ダイオード素子２１に
あっては、ｎ型半導体２３とｐ型半導体２４との境界面
から上方、側方及び下方へ青色光３３が発光するが、特
に下方側へ発光した青色光３３は蛍光材含有接着層３０
の中に分散されている蛍光材３２に当たって蛍光材３２
を励起し、黄色光３４に波長変換されて四方八方に発光
する。そして、この黄色光３４が前記発光ダイオード素
子２１の上方及び側方へ発光した青色光３３と混色して
白色発光が得られることになる。
あっては、ｎ型半導体２３とｐ型半導体２４との境界面
から上方、側方及び下方へ青色光３３が発光するが、特
に下方側へ発光した青色光３３は蛍光材含有接着層３０
の中に分散されている蛍光材３２に当たって蛍光材３２
を励起し、黄色光３４に波長変換されて四方八方に発光
する。そして、この黄色光３４が前記発光ダイオード素
子２１の上方及び側方へ発光した青色光３３と混色して
白色発光が得られることになる。
【００１７】上記発光ダイオード素子２１及びボンディ
ングワイヤ２７，２８は、薄い板金属基板５０の上部に
形成された透明の樹脂封止体３５によって保護されてい
る。この樹脂封止体３５は全体がドーム状に形成されて
おり、前記発光ダイオード素子２１の丁度真上に凸状の
レンズ部３６が設けられることで上方向への集光性を高
めている。即ち、樹脂封止体３５の中を直進した光がレ
ンズ部３６によって屈折し、上方向への集光性が高めら
れることで白色発光の輝度アップが図られることにな
る。また、前記カップ部５１の内周壁がテーパ状の反射
面５５になっていることから、前記樹脂封止体３５に設
けられたドーム状のレンズ部３６と共に集光性を高めて
いる。なお、この実施例において、反射面５５の下端周
縁が蛍光材含有接着層３０の厚みを確保する堰の役割を
果たしている。
ングワイヤ２７，２８は、薄い板金属基板５０の上部に
形成された透明の樹脂封止体３５によって保護されてい
る。この樹脂封止体３５は全体がドーム状に形成されて
おり、前記発光ダイオード素子２１の丁度真上に凸状の
レンズ部３６が設けられることで上方向への集光性を高
めている。即ち、樹脂封止体３５の中を直進した光がレ
ンズ部３６によって屈折し、上方向への集光性が高めら
れることで白色発光の輝度アップが図られることにな
る。また、前記カップ部５１の内周壁がテーパ状の反射
面５５になっていることから、前記樹脂封止体３５に設
けられたドーム状のレンズ部３６と共に集光性を高めて
いる。なお、この実施例において、反射面５５の下端周
縁が蛍光材含有接着層３０の厚みを確保する堰の役割を
果たしている。
【００１８】なお、上記蛍光材含有接着層３０の接着剤
３１と蛍光材３２とを分離し、透明樹脂材の中に上述の
蛍光材３２を分散させた蛍光材含有樹脂層（図示せず）
をカップ部５１の底面５２に形成すると共に、その上に
透明性の接着剤３１を塗布して２層構造としてもよい。
蛍光材含有樹脂層は、塗布回数を重ねることによって所
定の厚みに形成することができる。このような２層構造
とすることで、発光ダイオード素子２１から裏面側に向
かう青色発光は、接着剤３１を通過したのち蛍光材含有
樹脂層内に分散されている蛍光材３２を励起し、黄色発
光に波長変換されて四方八方に発光するが、蛍光材含有
樹脂層の厚みを大きく確保することができると共に厚み
の調整が容易であるため、青色発光との混色度合いを調
整し易い といったメリットがある。なお、蛍光材含有樹
脂層を、蛍光材含有シートによって形成することもでき
る。
３１と蛍光材３２とを分離し、透明樹脂材の中に上述の
蛍光材３２を分散させた蛍光材含有樹脂層（図示せず）
をカップ部５１の底面５２に形成すると共に、その上に
透明性の接着剤３１を塗布して２層構造としてもよい。
蛍光材含有樹脂層は、塗布回数を重ねることによって所
定の厚みに形成することができる。このような２層構造
とすることで、発光ダイオード素子２１から裏面側に向
かう青色発光は、接着剤３１を通過したのち蛍光材含有
樹脂層内に分散されている蛍光材３２を励起し、黄色発
光に波長変換されて四方八方に発光するが、蛍光材含有
樹脂層の厚みを大きく確保することができると共に厚み
の調整が容易であるため、青色発光との混色度合いを調
整し易い といったメリットがある。なお、蛍光材含有樹
脂層を、蛍光材含有シートによって形成することもでき
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードによれば、発光ダイオードの平面形状と同じ
大きさの薄板金属基板を発光ダイオードの台座として用
い、前記薄板金属基板の上部に樹脂封止体を形成する一
方、薄板金属基板の裏面側には補強用のエポキシ樹脂を
充填することで強度が保持され、また前記樹脂封止体及
びエポキシ樹脂の全外周面に薄板金属基板の端面が現れ
るようにしたので、発光ダイオード素子からの発熱を薄
板金属基板を介して効果的に放熱することができる。さ
らに、薄板金属基板の端面が樹脂封止体の全外周面に現
れているので、発光ダイオードを集合体として形成し、
これをＸ，Ｙ方向にダイシングすることで多数のチップ
を極めて効率よく製造することができる。
ダイオードによれば、発光ダイオードの平面形状と同じ
大きさの薄板金属基板を発光ダイオードの台座として用
い、前記薄板金属基板の上部に樹脂封止体を形成する一
方、薄板金属基板の裏面側には補強用のエポキシ樹脂を
充填することで強度が保持され、また前記樹脂封止体及
びエポキシ樹脂の全外周面に薄板金属基板の端面が現れ
るようにしたので、発光ダイオード素子からの発熱を薄
板金属基板を介して効果的に放熱することができる。さ
らに、薄板金属基板の端面が樹脂封止体の全外周面に現
れているので、発光ダイオードを集合体として形成し、
これをＸ，Ｙ方向にダイシングすることで多数のチップ
を極めて効率よく製造することができる。
【００２０】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】上記図１におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。
る。
【図３】上記発光ダイオードにおいて、発光ダイオード
素子の裏面側での波長変換の原理を示す図である。
素子の裏面側での波長変換の原理を示す図である。
【図４】従来の波長変換型発光ダイオードの一例を示す
断面図である。
断面図である。
１１ 発光ダイオード
２１ 発光ダイオード素子
３０ 蛍光材含有接着層（蛍光材含有層）
３１ 接着剤
３２ 蛍光材
３５ 樹脂封止体
３６ レンズ部
５０ 薄板金属基板５１ カップ部 ５２ 底面 ５３ エポキシ樹脂 ５５ 反射面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−321343（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−68169（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−68166（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−151794（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
Claims (4)
- 【請求項１】 発光ダイオードの平面形状と同じ大きさ
の薄板金属基板５０を発光ダイオードの台座として用
い、 この薄板金属基板５０に凹設されたカップ部５１の底面
５２に窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光ダイオ
ード素子２１を配置し、 この発光ダイオード素子２１の裏面側に蛍光材含有層を
設け、 前記薄板金属基板５０の上部に樹脂封止体３５を形成す
る一方、 薄板金属基板５０の裏面側には補強用のエポキシ樹脂５
３を充填し、 前記樹脂封止体３５及びエポキシ樹脂５３の全外周面に
薄板金属基板５０の端面が現れていることを特徴とする
発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記薄板金属基板が、銅、鉄又はリン青
銅で形成されてなる請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記樹脂封止体３５の上面に凸状のレン
ズ部３６を形成してなる請求項１記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項４】 前記蛍光材含有層が、接着剤３１の中に
蛍光材３２を分散させたものであり、この蛍光材含有接
着層３０によって発光ダイオード素子２１の裏面をカッ
プ部５１の底面５２に固着してなる請求項１記載の発光
ダイオード。
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-
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