JPH1056208A - 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤ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ＬＥＤの輝度を高めることを目的とし、ま
た蛍光顔料を使用した際、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。 【解決手段】 カップ３に装着されている発光チップ１
の発光色を、波長変換材料５で変えて外部に放射するＬ
ＥＤの製造方法であって、リードフレーム２のカップ３
に発光チップ１を載置する工程と、発光チップ１の載置
されたカップ３内に、波長変換材料５をプレディップし
て、波長変換材料５で発光チップ１を被覆する工程と、
発光チップ１が波長変換材料５で被覆されてなるカップ
３を含む発光素子全体を封止する樹脂４で包囲する工程
とからなる。

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に装着されている発光チップ１の発光色
を、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、リードフレーム２のカップ３に発光
チップ１を載置する工程と、発光チップ１の載置された
カップ３内に、波長変換材料５をプレディップして、波
長変換材料５で発光チップ１を被覆する工程と、発光チ
ップ１が波長変換材料５で被覆されてなるカップ３を含
む発光素子全体を封止する樹脂４で包囲する工程とから
なる。
【０００７】本発明の請求項２のＬＥＤの製造方法は、
請求項２に記載するように、波長変換材料５を、第一の
樹脂１１に含有させてカップ３内にプレディップする。
【０００８】さらに、本発明の請求項３のＬＥＤの製造
方法は、第一の樹脂１１を硬化させた後に、発光素子全
体を封止する樹脂である第二の樹脂１２で封止する。
【０００９】また、本発明の請求項４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。
【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。本発明の請求項６の
ＬＥＤの製造方法は、 前記発光色が青色である。
【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波長変換材料を充
填している。ここに充填される波長変換材料は、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した場
合、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く、またフィルター物質であ
れば発光チップの発光の不要な波長を吸収し、色純度を
よくする材料が選択され、通常発光チップの発光色と同
一色を有する無機、有機のフィルター顔料が使用され
る。
【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.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｆ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カップ(3)に装着されている発光チップ
    (1)の発光色を、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発光ダイオードの製造方法にお
    いて、 リードフレーム(2)のカップ(3)に発光チップ(1)を載置
    する工程と、 発光チップ(1)の載置されたカップ(3)内に、波長変換材
    料(5)をプレディップして、波長変換材料(5)で発光チッ
    プ(1)を被覆する工程と、 発光チップ(1)が波長変換材料(5)で被覆されてなるカッ
    プ(3)を含む発光素子全体を封止する樹脂(4)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】 波長変換材料(5)を、第一の樹脂(11)に
    含有させてカップ(3)内にプレディップする請求項１に
    記載される発光ダイオードの製造方法。
  3. 【請求項３】 第一の樹脂(11)が硬化した後に、発光素
    子全体を封止する樹脂である第二の樹脂(12)で封止する
    請求項２に記載される発光ダイオードの製造方法。
  4. 【請求項４】 第一の樹脂(11)と第二の樹脂(12)が同一
    材料である請求項３に記載される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２に記載の
    発光ダイオードの製造方法。
  6. 【請求項６】 前記発光色が青色である請求項１に記載
    される発光ダイオードの製造方法。
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