JP4594027B2 - Manufacturing method of light emitting diode - Google Patents
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Description
この発明は、LEDチップから発光される紫外線等の光を、所定波長の可視光等の光に波長変換して放射する蛍光体を有する発光ダイオード(LED)の製造方法に係り、特に、蛍光体の量及び表面積を増大させることのできる高輝度な発光ダイオードの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a light emitting diode (LED) having a phosphor that radiates light such as ultraviolet rays emitted from an LED chip by converting the wavelength of the light into light such as visible light having a predetermined wavelength. The present invention relates to a method for manufacturing a high-intensity light-emitting diode capable of increasing the amount and surface area of the light-emitting diode .
図8は、蛍光体を有する従来のLEDの一例を示すものであり、該発光ダイオード60は、発光ダイオードチップ搭載用の第1のリードフレーム62の先端部62aに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ64を形成し、該リフレクタ64の底面に発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと称する)66をAgペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第1のリードフレーム62と、LEDチップ66底面の一方の電極(図示せず)とを電気的に接続している。また、第2のリードフレーム68の先端部68aと、上記LEDチップ66上面の他方の電極(図示せず)とをボンディングワイヤ70を介して電気的に接続して成る。
FIG. 8 shows an example of a conventional LED having a phosphor. The light-emitting
上記LEDチップ66の上面及び側面は、リフレクタ64内に充填された透光性エポキシ樹脂等のコーティング材72によって被覆・封止されており、また、上記コーティング材72中には、LEDチップ66から発光された紫外線等の光を所定波長の可視光等の光に変換する波長変換用の蛍光体74が分散状態で多数混入されている。
さらに、コーティング材72で被覆された上記LEDチップ66、第1のリードフレーム62の先端部62a及び端子部62bの上端、第2のリードフレーム68の先端部68a及び端子部68bの上端は、エポキシ樹脂等より成り、先端に凸レンズ部76を有する透光性の外囲器78によって被覆・封止されている。
The upper surface and the side surface of the
Further, the
而して、上記第1のリードフレーム62及び第2のリードフレーム68を介してLEDチップ66に電圧が印加されると、LEDチップ66が発光して紫外線等の光が放射され、この光が上記コーティング材72中の蛍光体74に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が外囲器78の凸レンズ部76で集光されて外部へ放射されるようになっている。
Thus, when a voltage is applied to the
ところで、上記蛍光体74から放射される光の輝度は、一般に蛍光体74の量及び表面積に略比例するものであるが、上記従来のLED60にあっては、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中に蛍光体74を混入していたことから、混入できる蛍光体74の量には限界があった。
Incidentally, the brightness of light emitted from the
この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、蛍光体の量及び表面積を増大させることのできる高輝度な発光ダイオードの製造方法を実現することにある。 The present invention has been devised in view of the conventional problems described above, and an object of the present invention is to realize a method for manufacturing a high-intensity light-emitting diode capable of increasing the amount and surface area of a phosphor. There is.
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードの製造方法は、
蛍光体を励起させる波長の光を放射するLEDチップを、筒状の不織布で囲繞すると共に、該不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させ、さらに、上記LEDチップを蛍光体が混入されたコーティング材で封止した発光ダイオードの製造方法であって、
LEDチップを、筒状の不織布で囲繞する工程と、
蛍光体が混入された未硬化状態のコーティング材を、筒状の不織布内に充填することにより、LEDチップを蛍光体の混入された未硬化状態のコーティング材で被覆すると共に、蛍光体の混入された未硬化状態のコーティング材を不織布に含浸させる工程と、
上記コーティング材を硬化させることにより、LEDチップを蛍光体の混入されたコーティング材で封止すると共に、不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させる工程と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a light emitting diode according to the present invention includes:
A LED chip that emits light of a wavelength that excites the phosphor is surrounded by a cylindrical nonwoven fabric , and the phosphor is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric , and the LED chip is coated with the phosphor. A method of manufacturing a light emitting diode sealed with a material,
Surrounding the LED chip with a cylindrical nonwoven fabric;
By filling the non-cured coating material mixed with the phosphor into a cylindrical nonwoven fabric, the LED chip is covered with the uncured coating material mixed with the phosphor and the phosphor is mixed. Impregnating the nonwoven fabric with the uncured coating material;
By curing the coating material, the LED chip is sealed with the phosphor-mixed coating material, and the phosphor is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric;
It is characterized by providing.
本発明の上記方法で製造される発光ダイオードにあっては、LEDチップを封止するコーティング材中に蛍光体を混入すると共に、LEDチップを囲繞し、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維にも蛍光体を担持させたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中に蛍光体74を混入するだけの場合に比べ、蛍光体の量及び表面積を飛躍的に増大させることができる。
In the light emitting diode manufactured by the above method of the present invention, the phosphor is mixed in the coating material for sealing the LED chip, surrounds the LED chip, and has a very large surface area of fibers per unit volume. Since the phosphors are also carried on the fibers constituting the phosphor, the amount of the phosphors compared to the case where the
本発明の発光ダイオードの製造方法にあっては、LEDチップを囲繞する筒状の不織布内に、蛍光体が混入された未硬化状態のコーティング材を充填することにより、蛍光体の混入されたコーティング材によるLEDチップの封止と、不織布を構成する繊維への蛍光体の担持とを略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。 In the method of manufacturing a light emitting diode according to the present invention, a phosphor-mixed coating is obtained by filling an uncured coating material mixed with a phosphor into a cylindrical nonwoven fabric surrounding the LED chip. Since the sealing of the LED chip with the material and the supporting of the phosphor on the fibers constituting the nonwoven fabric can be performed substantially simultaneously, it is extremely easy to manufacture.
以下、図面に基づき、本発明に係る発光ダイオードの実施形態を説明する。
図1は、本発明に係る発光ダイオード10を示すものであり、該発光ダイオード10は、樹脂やセラミック等の絶縁材料より成る基板12上に、LEDチップ14を接続・固定して成る。該LEDチップ14は、窒化ガリウム系半導体結晶等で構成されており、後述する蛍光体を励起させる波長の紫外線や青色可視光等の光を発光するものである。
また、上記基板12の表面から側面を経て裏面にまで延設された一対の外部電極16a,16bが相互に絶縁された状態で形成されている。
Hereinafter, an embodiment of a light emitting diode according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a
A pair of
上記LEDチップ14上面の一方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ18を介して、一方の外部電極16aに接続されると共に、LEDチップ14上面の他方の電極(図示せず)は、ボンディングワイヤ18を介して、他方の外部電極16bに接続されている。
One electrode (not shown) on the upper surface of the
上記LEDチップ14及びボンディングワイヤ18は、蛍光体20を担持して成る繊維の集合体としての円筒状の不織布22(図2参照)で囲繞されている。
不織布22は、図3及び図4に示すように、多数の繊維24が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維24間には多数の空隙26(図4参照)が形成されており、また、多数の繊維24が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きいものである。蛍光体20は、不織布22を構成する繊維24の表面に被着・担持されているものであり、図5に示すように、繊維24の表面に緻密な層状態で被着・担持される場合の他、繊維24表面の蛍光体20の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある(図6参照)。
尚、不織布22を構成する繊維24の繊維密度や、不織布22の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布22を構成する繊維24の総表面積を任意に増減可能である。
The
As shown in FIGS. 3 and 4, the non-woven
Note that the total surface area of the
上記繊維24は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は5〜20μm、長さは0.5〜20mm程度である。
尚、長さが50〜100mm程度の長繊維から成る繊維24を用いることも勿論可能である。
The
Of course, it is also possible to use
上記蛍光体20は、紫外線等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線等の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体20として、M2O2S:Eu(Mは、La、Gd、Yの何れか1種)、0.5MgF2・3.5MgO・GeO2:Mn、2MgO・2LiO2・Sb2O3:Mn、Y(P,V)O4:Eu、YVO4:Eu、(SrMg)3(PO4):Sn、Y2O3:Eu、CaSiO3:Pb,Mn等がある。
また、紫外線等の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体20として、BaMg2Al16O27:Eu,Mn、Zn2SiO4:Mn、(Ce,Tb,Mn)MgAl11O19、LaPO4:Ce,Tb、(Ce,Tb)MgAl11O19、Y2SiO5:Ce,Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、SrAl2O4:Eu、SrAl2O4:Eu,Dy、Sr4Al14O25:Eu,Dy、Y3Al5O12:Tb、Y3(Al,Ga)5O12:Tb、Y3Al5O12:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce等がある。
更に、紫外線等の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体20として、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、(SrMg)2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr2P2O7:Sn、Sr5(PO4)3Cl:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、CaWO4、CaWO4:Pb青色蛍光体、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Al、(Sr,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu等がある。
上記赤色発光用の蛍光体20、緑色発光用の蛍光体20、青色発光用の蛍光体20を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
また、青色の可視光を放射するLEDチップ16を用いて白色光を得る場合には、LEDチップ16から放射される光を補色としての黄色可視光に変換する黄色発光用の蛍光体24として、Y3Al5O12:Ce、YBO3:Ce、BaMgAl10O17:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu、Ba2SiO4:Eu、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、SiAlON:Eu等がある。
尚、蛍光体20は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
When the
As a
Further, as a
Furthermore, as a
Various colors can be generated by appropriately selecting and mixing the
Further, when obtaining white light using the LED chip 16 that emits blue visible light, as the
The
上記LEDチップ14は、円筒状の不織布22内に充填したエポキシ樹脂等より成る透光性のコーティング材27で被覆・封止されており、該コーティング材27中には、蛍光体20が分散状態で多数混入されている。
さらに、LEDチップ16及び不織布22は、基板12上に配置された所定高さを備えた枠部材28で囲繞されていると共に、該枠部材28内にエポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂等の透光性材料を充填して形成された透光性の蓋部材30によって封止されている。
The
Further, the LED chip 16 and the
本発明の発光ダイオード10にあっては、一対の外部電極16a,16bを介してLEDチップ14に電圧が印加されると、LEDチップ14が発光して、上記蛍光体20を励起させる紫外線や可視光等の光が放射される。
この光が、コーティング材27中に混入された蛍光体20に照射されると共に、光の一部はコーティング材27を透過して不織布22に担持された蛍光体20に照射され、所定波長の可視光等の光に波長変換された後、透光性の蓋部材30を透過して外部へ放射されるのである。
In the
This light is irradiated to the
而して、本発明の発光ダイオード10にあっては、LEDチップ14を封止するコーティング材27中に蛍光体20を混入すると共に、LEDチップ14を囲繞し、単位体積当たりの繊維24の表面積が極めて大きい円筒状の不織布22を構成する繊維24の表面にも蛍光体20を担持せしめたことから、従来の発光ダイオード60の如く、リフレクタ64内に充填したコーティング材72中に蛍光体74を混入するだけの場合に比べ、蛍光体20の量及び表面積を飛躍的に増大させることができる。
Thus, in the
尚、上記不織布22は、円筒状に限定されるものではなく、角筒状であっても良く、
或いは、図7に示すように、その下端から上端に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の筒状体であっても良い。要するに、LEDチップ14が筒状の不織布22で囲繞されていれば足りる。
The
Alternatively, as shown in FIG. 7, it may be a substantially funnel-shaped tubular body whose hole diameter gradually increases from the lower end toward the upper end. In short, it is sufficient if the
以下、本発明の発光ダイオード10において、不織布22に蛍光体20を担持させると共に、LEDチップ14を蛍光体20が混入されたコーティング材27で被覆・封止する方法について説明する。
先ず、LEDチップ14及びボンディングワイヤ18を囲繞するように、蛍光体20が担持されていない円筒状の不織布22を基板12上に載置する。
次に、蛍光体20が混入された未硬化状態のコーティング材27を、円筒状の不織布22内に所定量充填する。この結果、蛍光体20の混入された未硬化状態のコーティング材27によってLEDチップ14が被覆されると共に、蛍光体20の混入された未硬化状態のコーティング材27が、不織布22に含浸される。
その後、コーティング材27を硬化させれば、LEDチップ14が蛍光体20の混入されたコーティング材27で封止されると共に、不織布22を構成する繊維24の表面に蛍光体20が担持される。
上記方法にあっては、LEDチップ14を囲繞する円筒状の不織布22内に、蛍光体20が混入された未硬化状態のコーティング材27を充填することにより、蛍光体20の混入されたコーティング材27によるLEDチップ16の封止と、不織布22を構成する繊維24の表面への蛍光体20の担持とを略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
Hereinafter, in the light-emitting
First, a cylindrical
Next, a predetermined amount of the
Thereafter, when the
In the above method, the
上記においては、繊維の集合体として、不織布22を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、多数の繊維を織り込んで形成した織布を用い、該織布を構成する繊維に蛍光体を担持させても良い。
In the above, the case where the
10 発光ダイオード
12 基板
14 LEDチップ
16a外部電極
16b外部電極
18 ボンディングワイヤ
20 蛍光体
22 不織布
24 繊維
27 コーティング材
28 枠部材
30 蓋部材
10 Light emitting diode
12 Board
14 LED chip
16a external electrode
16b external electrode
18 Bonding wire
20 phosphor
22 Nonwoven fabric
24 fibers
27 Coating material
28 Frame member
30 Lid member
Claims (1)
LEDチップを、筒状の不織布で囲繞する工程と、
蛍光体が混入された未硬化状態のコーティング材を、筒状の不織布内に充填することにより、LEDチップを蛍光体の混入された未硬化状態のコーティング材で被覆すると共に、蛍光体の混入された未硬化状態のコーティング材を不織布に含浸させる工程と、
上記コーティング材を硬化させることにより、LEDチップを蛍光体の混入されたコーティング材で封止すると共に、不織布を構成する繊維に蛍光体を担持させる工程と、
を備えることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 A LED chip that emits light of a wavelength that excites the phosphor is surrounded by a cylindrical nonwoven fabric , and the phosphor is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric , and the LED chip is coated with the phosphor. A method of manufacturing a light emitting diode sealed with a material,
Surrounding the LED chip with a cylindrical nonwoven fabric;
By filling the non-cured coating material mixed with the phosphor into a cylindrical nonwoven fabric, the LED chip is covered with the uncured coating material mixed with the phosphor and the phosphor is mixed. Impregnating the nonwoven fabric with the uncured coating material;
By curing the coating material, the LED chip is sealed with the phosphor-mixed coating material, and the phosphor is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric;
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