JP5153950B1 - 発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】明るいＬＥＤチップを使用しても、容易に所望の暗いＬＥＤを実現できるＬＥＤの構造を提案する。
【解決手段】ＬＥＤチップを樹脂封止してなるＬＥＤにおいて、封止樹脂に顔料及び／又は染料を混入してなるＬＥＤ。前記顔料及び／又は染料が波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を平均的に減少させる黒色染料及び／又は黒色顔料であって、前記ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、前記ＬＥＤからの発光光量及び／又は発光光度が所望の発光光量及び／又は所望の発光光度に抑制されている。前記顔料及び／又は染料がカーボンブラックである。
【選択図】図２
【解決手段】ＬＥＤチップを樹脂封止してなるＬＥＤにおいて、封止樹脂に顔料及び／又は染料を混入してなるＬＥＤ。前記顔料及び／又は染料が波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を平均的に減少させる黒色染料及び／又は黒色顔料であって、前記ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、前記ＬＥＤからの発光光量及び／又は発光光度が所望の発光光量及び／又は所望の発光光度に抑制されている。前記顔料及び／又は染料がカーボンブラックである。
【選択図】図２
Description
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、特に、樹脂封止した低光度のＬＥＤに関する。
ＬＥＤの技術的進歩には目覚ましいものがあり、明るさがどんどん明るくなっている。このため、逆に暗くないと困る用途に使用できるＬＥＤを作るのが困難な状況になっている。例えば、車載で室内用のＬＥＤは明る過ぎると運転の邪魔になる。また、一般家庭用でも夜間に点灯しているＬＥＤは明る過ぎると目障りになることがある。
一方、ＬＥＤのチップを生産するメーカーは日進月歩でさらに明るいチップの開発を目指し、技術改革を進めているため、暗いＬＥＤチップの入手が困難になっている。今後さらにこの傾向が強くなると予測される。
暗くするため、電流を絞って暗くする方法もとられたが、電流を０．５ｍＡ以下にするとＬＥＤの発光が不安定になり、この方法も限界に来ている。
例として、図１を用いて従来の一般的なＰＬＣＣ型ＬＥＤについて説明する。
液晶バックライトや照明、車載のパネルの照明等に図1に示すようなＰＬＣＣ型のＬＥＤが良く使用されている。これは、ＬＥＤの外部電極である銅製リードフレーム1にナイロン系や耐熱性ポリマー２をＰＬＣＣのパッケージ樹脂としてインジェクションモールドしたパッケージを予め用意し、このパッケージにＬＥＤチップ３を組み立てるもので、表面実装用ＬＥＤとしてよく使われている。このようなパッケージは、株式会社エノモト（日本、山梨県）や一詮精密工業有限公司（台湾）のＬＥＤ用リードフレームメーカーから一般的に市販されている。
ＬＥＤの外部電極であるリードフレーム１の表面は銀メッキが施され、ここにＬＥＤチップ３をダイボンドおよびワイヤボンドを行い、透明な封止樹脂４で封止して完成させている。
ＬＥＤは省電力を目標に、ＬＥＤのチップも発光効率どんどん上がっている。ところが車載用のように車内のメーターのＬＥＤ表示の明るさが規制され、低くしなければならない用途もあり得る。例えば、白色ＬＥＤで１０ｍｃｄ以下にして欲しいという要望に対し、今の実力はＩｆ＝５ｍＡで４００ｍｃｄを超えており、Ｉｆ＝０．５ｍＡでも４０ｍｃｄとなり対応が困難な状況になってきている。
パッケージ側での対策の1つの方法として、従来インジェクションの樹脂（ＰＬＣＣのパッケージ樹脂）２がＴｉＯ２を含んだ白色樹脂が一般的に使われていたが、これを黒のインジェクション樹脂にする方法が採用されている。しかし、この方法を用いても２０〜３０％暗くするのが限界であった。
本発明は以上の事に鑑みて、明るいＬＥＤチップを使用しても、容易に所望の暗いＬＥＤを実現できるＬＥＤの構造を提案することを目的にしている。
請求項１記載の発明は、
封止樹脂を構成する二層の樹脂でＬＥＤチップを封止してなるＬＥＤにおいて、
前記二層の樹脂の中の前記ＬＥＤチップに近い一層目の樹脂に蛍光体が混入され、前記二層の樹脂の中の他方である二層目の樹脂に顔料を混入してなり、
前記顔料が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を平均的に減少させるカーボンブラックであって、
粒径範囲２０ｎｍ〜３０００ｎｍの前記カーボンブラックが、
前記二層目の樹脂に対して０．００００５重量％〜０．５重量％の混入割合で混入されていて、
前記ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、前記封止樹脂の光の透過率が抑制されて、前記ＬＥＤからの発光光量及び／又は発光光度が所望の発光光量及び／又は所望の発光光度に抑制されている
と共に、前記封止樹脂の電気抵抗率が抑制されている
ことを特徴とするＬＥＤ
である。
封止樹脂を構成する二層の樹脂でＬＥＤチップを封止してなるＬＥＤにおいて、
前記二層の樹脂の中の前記ＬＥＤチップに近い一層目の樹脂に蛍光体が混入され、前記二層の樹脂の中の他方である二層目の樹脂に顔料を混入してなり、
前記顔料が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を平均的に減少させるカーボンブラックであって、
粒径範囲２０ｎｍ〜３０００ｎｍの前記カーボンブラックが、
前記二層目の樹脂に対して０．００００５重量％〜０．５重量％の混入割合で混入されていて、
前記ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、前記封止樹脂の光の透過率が抑制されて、前記ＬＥＤからの発光光量及び／又は発光光度が所望の発光光量及び／又は所望の発光光度に抑制されている
と共に、前記封止樹脂の電気抵抗率が抑制されている
ことを特徴とするＬＥＤ
である。
請求項２記載の発明は、
前記二層目の樹脂の表面抵抗率が１０６Ω/□〜１０１２Ω/□であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ
である。
前記二層目の樹脂の表面抵抗率が１０６Ω/□〜１０１２Ω/□であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ
である。
請求項３記載の発明は、
前記一層目の樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ
である。
前記一層目の樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ
である。
請求項４記載の発明は、
前記前記二層目の樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ
である。
前記前記二層目の樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ
である。
この発明によれば、明るいＬＥＤチップを使用しても、容易に所望の暗いＬＥＤを実現できるＬＥＤの構造を提供することができる。
この発明によれば、様々な光度を有するチップを用いた場合であっても、より光度の低い、所望の明るさのＬＥＤを提供することができる。
また、この発明によれば、静電気に帯電し難い、ＬＥＤを提供できる。
更に、この発明によれば、自動車の車内表示等、より低い光度を必要とする用途のＬＥＤを提供することができる。
本発明は、ＬＥＤチップを樹脂封止してなる発光ダイオード（ＬＥＤ）において、封止樹脂に黒色顔料及び／又は黒色染料を入れることにより、ＬＥＤからの外部への発光光量や発光光度を抑えるものである。
本発明によれば、封止樹脂に混入する黒色顔料及び／又は黒色染料の粒径、混入量を調整することにより、ＬＥＤからの外部への発光光量や発光光度を所望の発光光量、発光光度に調整することができる。そこで、ＬＥＤチップの発光効率が上昇しても、封止樹脂に混入する黒色顔料及び／又は黒色染料の粒径、混入量を調整することにより、所望の暗さに調整できるＬＥＤを提供することができる。
本発明においては、ＬＥＤからの外部への発光光量を減らし、発光光度を低下させるために、封止樹脂中に染料及び／又は顔料を混入する。この染料、顔料は黒色顔料、黒色染料であり、好ましくは、カーボンブラックである。染料、顔料は単独で混入させることもできるし、両者を混ぜたものを封止樹脂に混入して使用することもできる。
ＬＥＤは、青、緑、黄緑、オレンジ、赤等の単色発光のものと、青色発光＋蛍光体で白色を含む様々な色に発光するものとがある。染料、顔料は、ある一部の光を吸収するものが多いので、前述したＬＥＤの発光色に合わせて、封止樹脂に混入する染料や、顔料を選択する。
なお、黒色染料のＮＵＢＩＡＮ ＢＬＡＣＫ ＰＣ−５８５７（商品名）のように、可視光を平均的に減らす染料及び／又は顔料を封止樹脂に混入することにより、可視光（波長：４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の封止樹脂中の透過率を平均的に下げ、ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、ＬＥＤからの発光光量を所望の発光光量にし、光度を所望の明るさに下げることが可能になる。
比較的低コストで調達可能で、可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に対し、比較的平均的（平坦）に吸収する顔料であるカーボンブラックを封止樹脂に混入してなる本願発明の場合について以下に説明する。
カーボンブラックは可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に対し、比較平坦な吸収スペクトルを有していることが知られている。カーボンブラックは平坦な吸収スペクトルを有するので、ＬＥＤチップの発光波長をあまり気にせずに、どの発光色のＬＥＤチップにも容易に適用可能である。
ＬＥＤからの外部への発光光量や発光光度をどの程度抑制するかは、カーボンブラックの粒径、封止樹脂中への混入量により調整できる。
封止樹脂に混入するカーボンブラックの粒径、混入量によって可視光の透過率が多少変わるので、実際に使用するカーボンブラックで実験を行えば、どの程度入れると透過率をどれほど下げられるか把握できる。
カーボンブラックの主成分は炭素粒子であり、炭素粒径が３ｎｍ〜５００ｎｍのものから作られる。
本発明において、封止樹脂に混入するカーボンブラックの粒径としては２０ｎｍ〜３０００ｎｍのものが好ましい。前記粒径範囲の下限は、光の透過率を考慮し、上限は封止樹脂の電気抵抗が小さくなることを考慮して定めたものである。
なお、粒径範囲２０ｎｍ〜３０００ｎｍのカーボンブラックは、封止樹脂に対して０．００００５重量％〜０．５重量％の割合で混入することが望ましい。この範囲の上限は、可視光の透過率及び電気抵抗を考慮して定めたものであり、下限は、計測可能な範囲である。
カーボンブラックの添加量が多いと可視光の透過率は低くなり、電気抵抗も下がる。
しかし、封止樹脂の電気抵抗が下がると帯電し難くなり、これによって静電破壊の確率が下がる。
静電気に弱い電子部品は静電防止袋に入れたり、静電防止のテーピング材でテーピングしたり、ＩＣ等ではモスパックと呼ばれるスポンジ状のシートに差して静電対策を行っている。いずれも電気抵抗の小さい材料を用いることにより、部品の電極間の電位差を小さくして静電破壊の確率を下げるものである。帯電した人や装置が先ずこのような梱包材に触れることにより、梱包材と部品電極が同電位になり、静電破壊が防止される。
前述したように、封止樹脂に対するカーボンブラックの混入割合が大きくなると可視光の透過率が低くなるが、電気抵抗は低下し、ＬＥＤ電極間が同電位になる。これを前述の静電対策梱包材で梱包すればその効果はさらに向上する。
特に、窒化ガリウム系のＬＥＤは静電気に弱いので、カーボンブラックにより樹脂の電気抵抗が下がることは効果的である。
このように、電気抵抗を下げるためには、カーボンブラックの添加割合が大きいことが望ましい。
しかし、カーボンブラックの添加割合を増やすと遮光効果が大きくなり、所望の光量、光度が得られない場合が生じてくる。
そこで、両者のバランスを考慮して、前述したように、粒径範囲２０ｎｍ〜３０００ｎｍのカーボンブラックを、封止樹脂に対して混入する割合は、０．００００５重量％〜０．５重量％とすることが望ましい。これによって、封止樹脂の光の透過率を抑制すると共に、封止樹脂の電気抵抗率を抑制し、静電気に帯電し難くしたＬＥＤを提供することができる。
なお、カーボンブラックの比重は約１．８〜２．１であり、封止樹脂の比重（約１．０〜１．１）に比べて少し重い。そこで、前述した粒径範囲で粒径の比較的大きいカーボンブラックを使用すれば封止樹脂中で沈降し易くなる。この現象を利用し、カーボンブラックを沈降させ、電気抵抗の小さい薄い層を形成することにより、光量をあまり落とさずに、しかし、耐静電気効果のあるＬＥＤを作ることが可能になる。
耐静電気効果は表面抵抗率１０１２Ω/□でも十分効果がある。
また、ＬＥＤの電気的特性は、リーク電流１０μＡ（Ｖｒ＝５Ｖ）まで許容しているので、カーボンブラックによる静電対策は表面抵抗率１０６Ω/□〜１０１２Ω/□と許容範囲が広く、製作が容易である。
近年ＬＥＤの小型薄型化が進み、特にチップＬＥＤでは非常に軽くなっている。このため小さな静電気でもプラスチックに付着するトラブルが多発している。例えば、テーピングされたチップＬＥＤがカバーテープを取る時にカバーテープ側に付着する問題が良く発生している。これは封止樹脂が帯電するためである。
しかし、本発明では、封止樹脂にカーボンブラックを入れることにより、この問題も大幅に改善することが出来る。
本発明のＬＥＤによれば、ＬＥＤチップを樹脂封止するパッケージの形状や樹脂厚により、多少異なるが、封止樹脂中に入れるカーボンブラックの粒径や量により、所望の明るさに光量を容易に減少させることができる。
これにより明るさの異なるＬＥＤチップを使用しても、暗くしたいのであれば、カーボンブラックの粒径や添加量を調整することで、所望の明るさにすることができる。そこで、明るさを所定の範囲に収める必要があるＬＥＤにとって、生産性を大幅に向上することが可能になる。
例えば、２０ｍｃｄの光度のＬＥＤが求められる場合、１００ｍｃｄのＬＥＤチップを用いても、２００ｍｃｄのＬＥＤチップを用いても、封止樹脂に混入するカーボンブラックの粒径、量を調整することで、容易に２０ｍｃｄの光度のＬＥＤを作ることができ、生産性が向上する。
すなわち、この発明によれば、ＬＥＤチップを樹脂封止してなるＬＥＤにおいて、封止樹脂に混入する黒色顔料及び／又は黒色染料の粒径及び／又は添加量を調整することにより、様々な光度を有するＬＥＤチップを用いた場合であっても、より光度の低い、所望の明るさのＬＥＤを提供することができる。そして、可視光を平均的に減らす染料及び／又は顔料を封止樹脂に混入することにより、より好ましくはカーボンブラックを封止樹脂に混入することにより、可視光（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の封止樹脂中の透過率を平均的に下げ、ＬＥＤチップの発光波長に関わらず、ＬＥＤからの発光光量を所望の発光光量にし、光度を所望の明るさに下げることができる。
以上に述べた如く、本発明は、ＬＥＤチップを樹脂封止してなるＬＥＤにおいて、樹脂封止に黒色顔料及び／又は黒色染料を混入することにより、より暗いＬＥＤを求める用途に適した構造を提案したものである。
以下、添付図面を参考にして、本発明の好ましい具体的実施例を説明するが、本発明は上述した実施の形態及び以下の実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。
砲弾型ＬＥＤで青、緑、黄、オレンジ、赤等の単色発光のＬＥＤチップに適用する場合を例に上げて以下説明する。
ＬＥＤの封止樹脂は一般的に可視光の透過率が９９％近い透明エポキシ樹脂が用いられる。本発明では、この透明樹脂にカーボンブラックを混ぜて使用することにより、発光出力を減少させるようにしている。
ＬＥＤからの発光光量を所望の発光光量にし、光度を所望の明るさに下げるようにするため、ＬＥＤの封止樹脂に混ぜるカーボンブラックの量を、波長に応じて、また光が通過する樹脂の厚みに応じて調整する。
従来から、カーボンブラックについては可視光の波長（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に対し、比較平坦な吸収スペクトルを有していることが知られており、この場合、発光波長の影響は、短波長ほど光量の減少が大きく、長波長ほど光量の減少が小さくなることが知られている。
図２図示の実施例では、封止樹脂５として、一層のエポキシ樹脂（透明エポキシ樹脂）を用いた。この実施例で使用した透明エポキシ樹脂は、通常のように、主剤と硬化剤の２液性のものを使用した。
これに平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックをエポキシ樹脂に対して０．００１５重量％入れて混ぜた。混ぜた時に混入した空気を脱泡し、離型剤を塗布したプラスチック型に前記脱泡した樹脂を入れた。なお、エポキシ樹脂にカーボンブラックを混入した際に、必要に応じてシリカ等の拡散材を入れて混ぜるようにしてもよい。
予め、オレンジ発光のＬＥＤチップ３をダイボンド、ワイヤボンドしたリードフレームを、ＬＥＤチップ３が前記の樹脂中に入るようにして挿入し、型に固定し、炉に入れて１３０℃前後で一次硬化させた。硬化後、プラスチック型からリードフレームごと抜き取り、１５０℃前後で二次硬化させ、タイバーカットを行った後、電気的光学的テストを行って図２図示の砲弾型ＬＥＤを完成させた。前記の型は、完成させたＬＥＤにおいて、ＬＥＤチップ３のチップ面から封止樹脂５の樹脂表面（図２中、上側の表面）までの距離が約３ｍｍの大きさになるものを用いた。
この実施例では、オレンジ発光のＬＥＤチップ３を用い、完成させたＬＥＤにおけるＬＥＤチップ３のチップ面から封止樹脂５の樹脂表面（図２中、上側の表面）までの距離が約３ｍｍになるようにした。そして、平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックをエポキシ樹脂に対して０．００１５重量％混ぜることによって、完成したＬＥＤからの外部への発光光量がＬＥＤチップ３の発光光量の半分になるように調整した。
同一の形状・構造・大きさで、ＬＥＤチップ３として青色発光のものを用いる場合には、カーボンブラックの混入量を約半分の０．０００８重量％程度にすることで、完成したＬＥＤからの外部への発光光量をＬＥＤチップ３の発光光量の半分に調整することができる。
樹脂厚の影響は、光はカーボンブラックに吸収されて減少するので、同じ比率のカーボンブラックが入っている樹脂を使うと光の減衰量は樹脂厚の約２乗に比例する。この実施例のように、樹脂厚３ｍｍで光量が５０％抑制される場合、樹脂厚が１．５ｍｍになれば、光の減衰量は３ｍｍの時の約１／４となる。
すなわち、光度の５０×１／４＝１２．５％をカットすることになり、光度は、カーボンブラックが混入されていない封止樹脂（エポキシ樹脂）で樹脂封止されている通常のＬＥＤチップの発光光度の８７．５％となる。
そこで、この実施例のように、砲弾型ＬＥＤに本発明を適用した場合、チップ表面から樹脂レンズの正面（図２中、封止樹脂５の上側表面である樹脂表面）までの距離は、樹脂側面より長いので、レンズ正面の光がより多くカットされる。そこで、発光の指向角度が少し広がる傾向になる。
砲弾型ＬＥＤで二重封止を行う実施例を図３を用いて説明する。
リードフレームのダイボンドを行う部分がカップ状になっており、この中にＬＥＤチップ３をダイボンド、ワイヤボンドし、カップの中を一層目の樹脂、例えばシリコーン樹脂７で先ず封止する。その後、二層目の樹脂８で封止する二重封止構造である。
青色発光のＬＥＤチップとこの青色発光で励起する蛍光体を利用した白色系ＬＥＤを含む、混色の砲弾型ＬＥＤには従来からこの構造ものが多い。
この実施例では、ＬＥＤチップ３に青色発光のＬＥＤチップを用い、一層目のシリコーン樹脂７に青色発光で励起する蛍光体を混入させた。
そして、二層目の樹脂８としては、実施例１で説明したものと同様の、透明エポキシ樹脂に平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックをエポキシ樹脂に対して０．００１５重量％入れて混ぜたものを使用した。
上述した実施の形態及び、実施例１で説明したように、カーボンブラックは可視光の波長に対し、ほぼ一定の割合で光を吸収するので、シリコーン樹脂７中の蛍光体の量を調整するのみで発光色を決めることが出来る利点があり、実用的なものである。
なお、実施例1と同様、エポキシ樹脂からなる二層目の樹脂８の厚みにより、光の減衰の度合いが異なるので、指向性が多少広くなる。
上述した構造の他に、この二重封止構造の場合、カーボンブラックを、二層目のエポキシ樹脂に混入せず、一層目のシリコーン樹脂７に前述した蛍光体と共に混入させることもできる。ただし、この場合、シリコーン樹脂７中の蛍光体とカーボンブラックがシリコーン樹脂７中に混在することになるため、蛍光体の励起光もカーボンブラックに吸収される。そこで、所望の混色により作るのが、難しくなる。
図４は、ＰＬＣＣ型のＬＥＤに本発明を適用した場合であって、一層の樹脂で封止したものである。
封止樹脂５はシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を用いることができる。どちらの樹脂の場合でも、ＰＬＣＣ型の例えば３５２８型であれば、樹脂厚を約１ｍｍとして計算するとオレンヂ色のＬＥＤチップを用いた場合には、平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックを０．０１３５重量％程度、封止樹脂５に混入することにより、ＬＥＤからの外部への発光光量をＬＥＤチップ３の発光光量の半分になるように調整できる。
この実施例では、オレンヂ色のＬＥＤチップ３を用い、実施例１で説明したものと同様に、封止樹脂５としてエポキシ樹脂を用い、ここに、平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックを０．０１３５重量％混入し、発光正面付近の樹脂厚１ｍｍとなる図４図示のＰＬＣＣ型ＬＥＤを製作した。
なお、発光正面付近の樹脂厚が1ｍｍになるようにしたが、図４図示のように、反射面９までの距離は長くなるので、発光の減衰量が大きくなり、このため正面光度は高いが周辺はかなり暗くなる指向角の狭いＬＥＤとなった。
図５は、ＰＬＣＣ型のＬＥＤに本発明を適用した場合であって、二層の樹脂で封止したものである。
実施例２、図３の砲弾型ＬＥＤの場合と同じく、青色発光のＬＥＤチップと蛍光体の励起光により混色光を作る場合は二重封止が好ましい。一層目の樹脂７でシリコーン樹脂に蛍光体を混ぜて発光色を調整し、二層目の樹脂８にカーボンブラックを混ぜて光度を減衰させるものである。
この実施例でも、二層目の樹脂８としては、実施例１で説明したものと同様の、透明エポキシ樹脂に平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックをエポキシ樹脂に対して０．００１５重量％入れて混ぜたものを使用した。
なお、ＬＥＤチップ３に青色発光のＬＥＤチップを用い、一層目の樹脂７をシリコーン樹脂とし、このシリコーン樹脂に青色発光で励起する蛍光体を混入させた点は、実施例２で説明したものと同様である。
なお、二層目のエポキシ樹脂とＰＬＣＣパッケージ樹脂２との接着性を一層目のシリコーン樹脂が阻害するのを防ぐ目的で、ＰＬＣＣパッケージ樹脂２の接着面に付着したシリコーン樹脂をプラズマにより除く処理を施した上で、二層目の樹脂８として、カーボンブラックが混入されているエポキシ樹脂での封止を行った。プラズマに替えて、ＵＶ照射によって、ＰＬＣＣパッケージ樹脂２の接着面に付着したシリコーン樹脂を除去してもよい。
ＬＥＤチップ３に近い一層目のシリコーン樹脂７にはカーボンブラックを入れず、二層目の樹脂８のみにカーボンブラックを入れるようにしたので、一層目の樹脂部が全面発光して、二層目の樹脂８を通して出てくるようになる。
カーボンブラックの有り無しによる指向角の変化はほとんどない。そこで、この実施例の構造によれば、前述した実施例３で説明した指向角が狭くなる点を改善できた。
なお、この実施例の構造では、減衰させたい光量は、カーボンブラックの添加量とその樹脂厚で調整できる。
前記に替えて、二層目の樹脂8もシリコーン樹脂にすることもできる。上述したように、この実施例では、一層目の樹脂7にシリコーン樹脂を使用し、二層目の樹脂８にエポキシを使用したため、二層目のエポキシ樹脂とＰＬＣＣパッケージ樹脂２との接着性を一層目のシリコーン樹脂が阻害するのを防ぐ目的で、ＰＬＣＣパッケージ樹脂２の接着面に付着したシリコーン樹脂をプラズマにより除く処理を施した。一層目の樹脂７も二層目の樹脂８も同じシリコーン樹脂を使用する場合はこのような接着性を心配する必要はない。
ただし、シリコーン樹脂は透ガス性があり、硫化ガス等の影響を懸念されるような環境で使用する場合はシリコーン樹脂とエポキシ樹脂の二重封止が好ましい。
図６は一層樹脂封止したチップＬＥＤに本発明を適用した例である。
通常、チップＬＥＤは、ガラスエポキシ基板１０にＬＥＤチップ３をダイボンドした後、ワイヤボンドを行い、トランスファーモールドで樹脂封止し、ダイシングしてチップＬＥＤに分割して製作する。
このトランスファーモールドに使用する樹脂はタブレット状になっている。主剤と硬化剤を混ぜたものをＢステージと呼ばれる程度に初期硬化させ、これを粉末にし、型に入れて圧力をかけ成型して錠剤のようにした樹脂タブレットを用いるのである。
この実施例では、この従来のチップＬＥＤの製作工程において用いる樹脂タブレット中にカーボンブラックを混入させて実施した。
この実施例では、主剤と硬化剤を混ぜるときに、樹脂の０．００１５重量％の割合で、平均粒径５０ｎｍのカーボンブラックを混入したが、前述したように、Ｂステージの粉にした後にカーボンブラックを混入するようにしてもよい。
また、この時、必要に応じて、蛍光体やシリカ等の拡散材を混ぜてもよい。
なお、樹脂中のカーボンブラックの重量比は、実施例３でも述べたごとく、減衰させたい光量と樹脂厚により、決定することが出来る。
このようにして作ったカーボンブラック入り樹脂タブレットを使用して、トランスファーモールドを行い、樹脂部１１を形成した。樹脂硬化後、ダイシングして、図６に示す本発明のチップＬＥＤを完成させた。
図７は、二重封止したチップＬＥＤに本発明を適用した場合を説明するものである。
図７に示す如くガラスエポキシの基板１０に凹部１２を形成し、凹部１２にＬＥＤチップ３をダイボンドし、ワイヤボンドを施し、凹部１２を一層目の樹脂１３で封止し、更に二層目の樹脂１４をトランスファーモールドして本発明の二重封止したチップＬＥＤとしたものである。
この実施例でも、前述した実施例と同じく、ＬＥＤチップ３に青色発光のＬＥＤチップを用い、一層目の樹脂１３をシリコーン樹脂とし、このシリコーン樹脂に青色発光で励起する蛍光体を混入させた。また、実施例５と同じ方法により、カーボンブラック入り樹脂タブレットを使用して、トランスファーモールドを行い、二層目の樹脂１４を形成した。
なお、前述した実施例で説明してきたように、一層目の樹脂１３および二層目の樹脂１４としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を使用可能であり、また、カーボンブラックも一層目の樹脂１３、二層目の樹脂１４のいずれに混入してもよい。
蛍光体や拡散材を入れる必要がある場合も一層目の樹脂１３、二層目の樹脂１４のいずれに混入してもよい。
カーボンブラックと蛍光体そして拡散材はそれぞれ独立した関係にあるので、混ぜる組み合わせは自由である。
しかし、例えば、白色系チップＬＥＤに適用する場合、一層目の樹脂１３にシリコーン樹脂を使用し、二層目の樹脂１４にエポキシ樹脂を使用するのがより良い。白色系ＬＥＤは一般的に青色発光のチップを黄色に蛍光する蛍光体で覆って作る。エポキシ樹脂はＬＥＤチップの発熱と青色光で黄変し、光出力が劣化する問題がある。そこでＬＥＤチップ３に接触する一層目の樹脂１３は、熱や青色光に強いシリコーン樹脂を使用するのがより良い。
また、シリコーン樹脂は硬化後もエポキシ樹脂より柔らかく、ＬＥＤチップに与えるストレスが小さいため、樹脂のストレスによるＬＥＤチップ３の劣化を防ぐこともできる。
更に、シリコーン樹脂は吸湿が少ないという利点とガスを透過する欠点があり、エポキシ樹脂はガスを透過し難い利点と吸湿する欠点がある。水分の侵入はＬＥＤチップ電極を腐食させ、また硫化ガス等の侵入はダイボンドに使用しているＡｇペーストが硫化銀を形成することにより黒化し、発光光度を劣化させる現象を起こす。そこで、これらの現象を防ぐため、一層目の樹脂１３にシリコーン樹脂を使用し、二層目の樹脂１４にエポキシ樹脂を使用した場合は水分もガスも通さない高信頼性のＬＥＤにすることが出来る。
チップＬＥＤは軽薄短小が最も進んでおり、軽いために封止樹脂が帯電するとカバーテープに付着する問題が発生する。本発明は、封止樹脂中にカーボンブラックを入れることにより封止樹脂の電気抵抗を下げ、帯電し難くすることで、この問題を大幅に改善できた。また、封止樹脂の電気抵抗を下げることにより、ＬＥＤの静電破壊の確率を下げることもできた。
１ ＬＥＤの外部電極
２ ＰＬＣＣのパッケージ樹脂
３ ＬＥＤチップ
４ 透明封止樹脂
５ カーボンブラックを混ぜた封止樹脂
６ 金ワイヤ
７ 二層樹脂封止の時の一層目の樹脂
８ 二層樹脂封止の時の二層目の樹脂
９ ＰＬＣＣのパッケージ樹脂の反射面
１０ チップＬＥＤのガラスエポキシ基板部
１１ チップＬＥＤの封止樹脂
１２ ガラスエポキシ基板に形成した凹部
１３ 二層樹脂封止の時の一層目の樹脂
１４ 二層樹脂封止の時の二層目の樹脂
２ ＰＬＣＣのパッケージ樹脂
３ ＬＥＤチップ
４ 透明封止樹脂
５ カーボンブラックを混ぜた封止樹脂
６ 金ワイヤ
７ 二層樹脂封止の時の一層目の樹脂
８ 二層樹脂封止の時の二層目の樹脂
９ ＰＬＣＣのパッケージ樹脂の反射面
１０ チップＬＥＤのガラスエポキシ基板部
１１ チップＬＥＤの封止樹脂
１２ ガラスエポキシ基板に形成した凹部
１３ 二層樹脂封止の時の一層目の樹脂
１４ 二層樹脂封止の時の二層目の樹脂
Claims (4)
- 封止樹脂を構成する二層の樹脂でＬＥＤチップを封止してなるＬＥＤにおいて、
前記二層の樹脂の中の前記ＬＥＤチップに近い一層目の樹脂に蛍光体が混入され、前記二層の樹脂の中の他方である二層目の樹脂に顔料を混入してなり、
前記顔料が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を平均的に減少させるカーボンブラックであって、
粒径範囲２０ｎｍ〜３０００ｎｍの前記カーボンブラックが、
前記二層目の樹脂に対して０．００００５重量％〜０．５重量％の混入割合で混入されていて、
前記ＬＥＤチップの発光波長にかかわらず、前記封止樹脂の光の透過率が抑制されて、前記ＬＥＤからの発光光量及び／又は発光光度が所望の発光光量及び／又は所望の発光光度に抑制されている
と共に、前記封止樹脂の電気抵抗率が抑制されている
ことを特徴とするＬＥＤ。 - 前記二層目の樹脂の表面抵抗率が１０６Ω/□〜１０１２Ω/□であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ。
- 前記一層目の樹脂はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ。
- 前記二層目の樹脂はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ。
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