JP4789350B2 - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

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Description

【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と略記する）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤはＧａＰやＧａＡｓ等のIII−V族の化合物半導体ウエハ上にＰＮ接合を形成し、これに順方向電流を通じて可視光又は近赤外光の発光を得るものであり、近年表示、通信、計測、制御等に広く応用されている。しかし、このような従来のＬＥＤの発光色は限られた色調のものしか存在しない。そこで、所望のカラー光源を得ようと、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂中に蛍光物質を混入させる試みがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのようなＬＥＤでは、蛍光物質は、封止樹脂よりも比重が大きいために、樹脂に混入後キュアー炉で樹脂を硬化させる過程において蛍光物質が沈殿してしまい、均一に拡散させることができない。量産上色調や輝度のバラツキが避けられずコストアップを招くので、これらのバラツキをいかに少なくしてコストを押さえるかが課題であった。
【０００４】
上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩留が向上して量産に適するＬＥＤの製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の手段は、外部接続端子を有する基板上に発光素子を実装して第一の樹脂で封止した外側を第二の樹脂で覆った発光ダイオードを製造する方法において、前記発光ダイオードを多数個取りできる集合基板上に発光素子を実装し前記第一の樹脂で封止する工程と、ハーフダイシングにより前記集合基板上の前記第一の樹脂を個々に分割し、前記第一の樹脂全体を包み込むように前記第二の樹脂を被覆する工程と、Ｖ字形ハーフダイシングにより前記集合基板上の前記第二の樹脂を個々に分割した後の前記第二の樹脂の側面の前記Ｖ字形ハーフダイシング切断面にメッキによる反射部を形成する工程と、フルダイシングにより前記集合基板を個々の発光ダイオードに分割する工程とを有すると共に、前記樹脂のいずれか一方に蛍光物質又は蛍光物質及び着色剤を混入させ、又は、前記樹脂のいずれか一方には前記蛍光物質を、他方には前記着色剤を振り分けて混入させたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、第一の実施の形態であるＬＥＤの構成について説明する。図１は本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの斜視図、図２及び図３はこのＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【００１１】
図１において、１０はチップタイプのＬＥＤである。１はエポキシ樹脂等の絶縁材料から成る基板であり、２は基板１の両面にわたって形成された一対の電極であり、下面側の電極は外部接続端子となっている。３は青色発光素子であるＬＥＤ素子であり、基板１上に搭載されて各電極２との間にＡｕ、Ａｌ等のボンディングワイヤで配線されている。４は直方体形状の外形をしたエポキシ樹脂である第一の樹脂であり、ＬＥＤ素子３を封止している。５は第一の樹脂４の外側を覆っている直方体形状の外形をしたシリコーン樹脂である第二の樹脂である。第二の樹脂５には蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）及び着色剤が含まれている。６は第二の樹脂５の４方向の側面に被覆した反射率の高いＡｇやＡｌなどの金属のメッキ層である反射部である。
【００１２】
次に、第一の実施の形態の作用を説明する。ＬＥＤ素子３を発して第一の樹脂４から外に向かった光は、第二の樹脂５の中で蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）に当たった光は黄色に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のまま出射することになるため、これら黄色と青色が混色することにより白色に見える光となる。従って、第二の樹脂５内に蛍光物質の他に着色剤を混入させることにより所望の発光色を得ることができる。
【００１３】
なお、このような作用によるのであるから、白の発光色を得るには蛍光物質を第一の樹脂４と第二の樹脂５との少なくともいずれか一方に混入させればよいし、所望の発光色を得るには、第一の樹脂４と第二の樹脂５とのいずれか一方に蛍光物質及び着色剤を一緒に混入させるか、第一の樹脂４と第二の樹脂５とのいずれか一方には前記蛍光物質を、他方には前記着色剤を振り分けて混入させるようにしても良いことになる。また、必要に応じて、酸化防止剤や老化防止剤を適宜少なくとも一方の樹脂へ混入させてもよい。側面に向かった光は第二の樹脂５の反射部６により反射され樹脂内部に戻ることになり、やがては光の出射面側である上方へ向かうため輝度が向上する。
【００１４】
次に、本実施の形態であるＬＥＤの製造方法について説明する。この方法はチップタイプのＬＥＤを多数個同時に加工する集合基板方式の製造方法である。まず、図２（ａ）に示すように、両面銅箔張基板にスルーホール１ａ加工を施し無電界Ｃｕメッキを施して両面の銅箔を電気的に接続した上で、ドライフィルムを貼着してフォトエッチングによりパターン形成し、更にＮｉ、Ａｕの電解メッキにより電極２を形成した基板１を基板メーカから調達する。ここで、スルーホール１ａ周辺に貼着したドライフィルム１ｂは残しておく。
【００１５】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子３をダイボンディングにより搭載し、図２（ｃ）に示すように、基板１上の電極２との配線をＡｕ、Ａｌ線等によるワイヤーボンディングで行う。次に、図２（ｄ）に示すように、第一の樹脂４であるエポキシ系樹脂でＬＥＤ素子３側全体を封止する。次に図２（ｅ）に示すように、スルーホール１ａ上で第一の樹脂４をハーフダイシングにより切り分ける。
【００１６】
次に、図３（ｆ）に示すように、第二の樹脂５である蛍光物質の入ったシリコーン樹脂で第一の樹脂４を被覆する。次に、図３（ｇ）に示すように、スルーホール１ａ上で第二の樹脂５をハーフダイシングにより切り分ける。次に、図３（ｈ）に示すように、第二の樹脂５の上面及び基板１下面にメッキレジストを印刷塗布する。なお、第二の樹脂５の上面へのメッキレジスト塗布は、図３（ｇ）のハーフダイシングをする前に予め塗布しておくようにしてもよい。つまり、第二の樹脂５をハーフダイシングする前にメッキレジストを印刷塗布してもよい。次に、図３（ｉ）に示すように、第二の樹脂５の側面にメッキ処理を施して反射部６を形成する。次に、図３（ｊ）に示すように、メッキレジストを除去した後、チップ部品に分割するためのフルダイシングを施して、図１のＬＥＤ１０が完成する。
【００１７】
次に、本実施の形態であるＬＥＤの効果について説明する。第二の樹脂５の側面（直方体の周囲４面）の外側を光反射材料であるメッキ層６で覆ったので、基板１の内部から外へ出ようとする光も内部に戻せるので、必要な方向である上方への光の取り出し効率（輝度）が向上する。多数個取りのできる集合基板を用いて同時多数個の処理ができるので、製造コストの削減ができる。
【００１８】
次に、本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤについて図面により説明する。図４は第二の実施の形態であるＬＥＤの側断面図である。図４において、第一の樹脂４の一部には凸レンズ形状部４ａが形成されている。他の構成は第一の実施の形態と同様である。このようなＬＥＤを製造するには、上述した図２の（ｄ）の工程において、第一の樹脂４による封止成形時に凸レンズ形状とは逆の形状である凹形状部を有する型枠を使用して形成する。
【００１９】
第一の樹脂４のレンズ形状部４ａを通過した光はレンズ作用により集光されるので出射面側の集光効率が向上して発光色の輝度が増加する。
【００２０】
次に、本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤについて図面により説明する。図５は第三の実施の形態であるＬＥＤの斜視図である。図５において、２０はチップタイプのＬＥＤである。１１はエポキシ樹脂等から成る絶縁基板であり、１２は基板１１の両面にわたって形成された一対の電極であり、下面側の電極は外部接続端子となっている。１３は青色発光素子であるＬＥＤ素子であり、基板１１上に搭載されて各電極１２との間にＡｕ、Ａｌ等のワイヤで配線されている。
【００２１】
１４は直方体形状の外形をしたエポキシ樹脂である第一の樹脂であり、ＬＥＤ素子１３を封止している。１５は基板１１から厚み方向に離れるに従って広がった倒立台形形状の外形をして第一の樹脂１４の外側を覆っているシリコーン樹脂である第二の樹脂である。第二の樹脂１５には蛍光物質及び着色剤が含まれている。１６は第二の樹脂１５の４方向の側面に被覆した反射率の高いＡｇやＡｌなどの金属のメッキ層である反射部である。なお、蛍光物質及び着色剤等の混入のさせ方は第一の実施の形態で説明したものと同様である。
【００２２】
次に、本実施の形態のＬＥＤの製造方法を図面を用いて説明する。この方法はチップタイプのＬＥＤを多数個同時に加工する集合基板方式の製造方法であり、まず、図６（ａ）から（ｅ）までの前半の工程は基本的に第一の実施の形態で図２（ａ）から（ｅ）を用いて説明したものと同様であるから説明を省略する。
【００２３】
次に、図７（ｆ）に示すように、第二の樹脂１５である蛍光物質、の入ったシリコーン樹脂で第一の樹脂１４を被覆する。次に、図７（ｇ）に示すように、基板１１全体を反転させ、ＬＥＤ素子１３の間の第二の樹脂１５をＶ字形の刃先を有したカッターを用いてハーフダイシングし、切り落とす寸前まで切り込む。次に、図７（ｈ）に示すように、基板１１全体を反転し、基板１１が下方に位置するように元に戻して（戻さなくても可）第二の樹脂１５の上面及び基板１１の下面側にメッキレジストを印刷塗布する。次に、図７（ｉ）に示すように、基板１１及び第二の樹脂１５の側面にメッキ処理を施し反射部１６を形成する。次に、図７（ｊ）に示すように、メッキレジストを除去した後、チップ部品に分割するためのフルダイシングを施して、図５のＬＥＤ２０が完成する。
【００２４】
本実施の形態では、第二の樹脂１５の側面が光の出射面側に開いて傾斜しているために、ＬＥＤ素子１３から出射された光を必要な方向である上方へ反射させて光取り出し効率（輝度）を一層向上させる。また、第一の実施の形態の場合と同様に、着色剤を混入させることにより、所望の発光色が得られる。本実施の形態の第一の樹脂１４の一部に第二の実施形態と同様なレンズ形状部を形成して輝度向上の効果をあげることもできる。なお、以上各々の実施の形態において、メッキレジストの代わりに、フィルムやシート類を貼着、剥離して代用しても良い。また、ＬＥＤについては、もっぱらチップタイプとして設明してきたが、本発明は、チップタイプ、ＳＭＤタイプに限定されず、有効なものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＬＥＤ素子を封止した第一の樹脂の外側を第二の樹脂で覆うと共に、前記樹脂のいずれか一方に蛍光物質又は蛍光物質及び着色剤を混入させ、又は、前記樹脂のいずれか一方には前記蛍光物質を、他方には前記着色剤を振り分けて混入させ、前記第二の樹脂の側面には反射部を形成したので、白色を含めＬＥＤの発光色を所望の色に変化させることができ、かつ輝度も向上させることができた。
【００２６】
ＬＥＤから放射される波長を蛍光物質によって励起させて発光色を変化させるため、単一のＬＥＤで安定した色調バランスを得ることができる。
【００２７】
簡単な製法で大量生産ができるので、安価でしかも信頼性が高く、薄型化小型化にも対応できるＬＥＤの製造方法が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤの断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤの斜視図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１ 基板
２、１２ 電極
３、１３ ＬＥＤ素子
４、１４ 第一の樹脂
４ａ レンズ形状部
５、１５ 第二の樹脂
６、１６ 反射部
１０、２０ 発光ダイオード

Claims (1)

  1. 外部接続端子を有する基板上に発光素子を実装して第一の樹脂で封止した外側を第二の樹脂で覆った発光ダイオードを製造する方法において、前記発光ダイオードを多数個取りできる集合基板上に発光素子を実装し前記第一の樹脂で封止する工程と、ハーフダイシングにより前記集合基板上の前記第一の樹脂を個々に分割し、前記第一の樹脂全体を包み込むように前記第二の樹脂を被覆する工程と、Ｖ字形ハーフダイシングにより前記集合基板上の前記第二の樹脂を個々に分割した後の前記第二の樹脂の側面の前記Ｖ字形ハーフダイシング切断面にメッキによる反射部を形成する工程と、フルダイシングにより前記集合基板を個々の発光ダイオードに分割する工程とを有すると共に、前記樹脂のいずれか一方に蛍光物質又は蛍光物質及び着色剤を混入させ、又は、前記樹脂のいずれか一方には前記蛍光物質を、他方には前記着色剤を振り分けて混入させたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
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