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JP2003163381A - 表面実装型発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents

表面実装型発光ダイオード及びその製造方法

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JP2003163381A
JP2003163381A JP2001360045A JP2001360045A JP2003163381A JP 2003163381 A JP2003163381 A JP 2003163381A JP 2001360045 A JP2001360045 A JP 2001360045A JP 2001360045 A JP2001360045 A JP 2001360045A JP 2003163381 A JP2003163381 A JP 2003163381A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光色を容易に調整できて歩留が向上し、量
産に適するＬＥＤ及びその製造方法。 【解決手段】 高熱伝導性のＭｇ系、Ａｌ系、Ｃｕ系等
のメタルコア材料を、射出成形あるいはプレス成形によ
って略立方体形状に成形したパッケージ１の上面１ａに
は、円形の底面１ｂと円錐形状の光反射面１ｃとを有す
る凹部１ｄが形成されている。上面１ａからこれと背中
合わせの下面１ｅにかけて、縦にスリット１ｆが形成さ
れており、そこへ絶縁部材２が充填されている。発光素
子であるバンプ付きＬＥＤ素子３が、前記絶縁部材２を
跨いで底面１ｃの両電極面にＦＣボンディングにより接
合されている。アンダーフィル樹脂４がＬＥＤ素子３と
底面１ｂとの隙間に充填されている。コーティング樹脂
５がＬＥＤ素子３の少なくとも一面に、インクジェット
方式により塗布されている。透明ガラス又は樹脂から成
るカバー板６がパッケージ１上面１ａに接合されて内部
を封止している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型発光ダ
イオード（以下ＬＥＤと略記する）及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤはＧａＰやＧａＮ等の化合物半導
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
蛍光物質や着色剤を含有させる試みがあった。このよう
な従来のＬＥＤの一例を、図面により説明する。
【０００３】図４は従来のＬＥＤ５０の縦断面図であ
る。５１は両面銅箔張りのガラスエポキシ樹脂等より成
る配線基板であり、配線基板５１の両面銅箔部にはメッ
キレジストをラミネートし、露光現像して配線パターン
を形成し、更にその上に金メッキ等の表面処理を施して
ある。５２は、上面電極５２ａから側面電極５２ｂを経
由して下面電極５２ｃに至る配線パターンである一方の
電極パターンであり、５３は、同じく上面電極５３ａか
ら側面電極５３ｂを経由して下面電極５３ｃに至る他方
の電極パターンである。
【０００４】５４は、上面電極５２ａに一方の電極を銀
ペーストによりダイボンディングしたＧａＮ系の青色Ｌ
ＥＤ素子である。５５はＡｕ線等より成るワイヤであ
り、ワイヤ５５によりＬＥＤ素子５４の他方の電極と上
面電極５３ａとがワイヤボンディングにより接続されて
いる。５６は、ＬＥＤ素子５４、ＬＥＤ素子５４の接続
部及びワイヤ５５等の保護と、ＬＥＤ素子５４の発光を
効果的にすることのために封止している、透光性のエポ
キシ樹脂等から成る封止樹脂である。封止樹脂５６には
予め蛍光物質と着色剤とを含有させてある。
【０００５】ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ素子５
４を発して封止樹脂５６の中で蛍光物質（ＹＡＧ蛍光
体）に当たった青色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、もし着色剤の混入がない場合には、これら黄色と
青色が混色となって白色光となる。そこで、封止樹脂５
６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というものである。
【０００６】
【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、樹脂
内に均一に拡散させることができない。また、着色剤の
量を微調整することが難しく、量産上色調や輝度のバラ
ツキが避けられず、色調の選別工程が欠かせなかった。
したがって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。
【０００７】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及びその製造方法を提供する
ことである。
【０００８】
【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パッケー
ジ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光
体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型
発光ダイオードにおいて、前記パッケージはメタルコア
材料より成る略立方体形状のパッケージであって、該パ
ッケージの一面に光反射面を有する凹部が形成されてお
り、前記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形
成された前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁
部材が充填されており、前記凹部の底面に前記発光素子
が実装され、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体
若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹
脂が塗布されており、前記パッケージは前記一面に接合
したカバー板で封止されていることを特徴とする。
【０００９】また、前記発光素子は前記スリットを跨い
で実装されたフリップチップであり、該フリップチップ
と前記パッケージの前記凹部の底面との隙間にアンダー
フィル樹脂を充填したことを特徴とする。
【００１０】また、前記凹部の底面のボンディング部並
びに前記背中合わせ面の外部接続端子部に、金メッキ等
の表面処理が施されていることを特徴とする
【００１１】また、前記凹部は、円形の前記底面から上
部開口へ向かうに従って外側に拡がる円錐形状を成して
いることを特徴とする。
【００１２】また、前記凹部は、略球面の一部であるこ
とを特徴とする。
【００１３】また、前記凹部は、略放物面の一部である
ことを特徴とする。
【００１４】また、前記凹部は、反射膜により被覆され
ていることを特徴とする。
【００１５】また、前記カバー板は、透明ガラス又は透
明樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１６】また、前記カバー板は、シート状又は平板
状に形成されていることを特徴とする。
【００１７】また、前記カバー板には、レンズ形状が形
成されていることを特徴とする。
【００１８】また、前述した目的を達成するための本発
明の他の手段は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載の表面実装型ダイオードの製造方法において、前記
発光素子の少なくとも一面に、前記蛍光体、若しくは着
色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂をインク
ジェット方式により塗布する工程を有することを特徴と
する。
【００１９】
【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、この実施の形態の構
成について説明する。図１は本発明の実施の形態である
ＬＥＤの断面図、図２はこのＬＥＤのパッケージの斜視
図、図３はこのＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【００２０】図１において、１０は表面実装型ＬＥＤで
ある。１は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高い
Ｍｇ系、Ａｌ系、Ｃｕ系等のメタルコア材料を、射出成
形あるいはプレス成形によって略立方体形状に成形した
パッケージである。図２にも示すように、パッケージ１
の上面１ａには円形の底面１ｂ及び底面１ｂから開口へ
向かって拡がる円錐形状の光反射面１ｃを有する凹部１
ｄが形成されている。底面１ｂ及び光反射面１ｃは、銀
メッキ等の反射膜により被覆されている。
【００２１】パッケージ１の上面１ａから上面１ａと背
中合わせの下面１ｅにかけて、パッケージ１を縦に２分
するスリット１ｆが形成されている。２はスリット１ｆ
に充填された接着剤等の絶縁部材である。パッケージ１
は、絶縁部材２において２分割されて一対の電極を構成
している。底面１ｂにあるＬＥＤ素子３のボンディング
部及び下面１ｅの外部接続端子部には、それぞれ防錆と
ボンディングとに必要な金メッキ等の表面処理が施され
ている。
【００２２】３は予めフリップチップ（ＦＣ）として形
成された発光素子であるバンプ付きＬＥＤ素子であり、
前記絶縁部材２を跨いでパッケージ１の底面１ｂの両電
極面にＦＣボンディングにより接合されている。４はＬ
ＥＤ素子３と底面１ｂとの隙間に充填され、ボンディン
グ部を被覆しているアンダーフィル樹脂である。５は、
蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有
したコーティング樹脂であり、ＬＥＤ素子３の少なくと
も一面に塗布してある。６は、パッケージ１上面１ａに
接合して内部を封止している透明ガラス又は透明樹脂か
ら成るシート状又は平板状のカバー板である。
【００２３】次に、この実施の形態の作用を説明する。
コーティング樹脂５の中に蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）の
みを含有させてある場合には、ＧａＮ系のＬＥＤ素子３
を発した青色光は、コーティング樹脂５の中で蛍光物質
に当たって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光となる。また、
コーティング樹脂５の中に着色剤のみを含有させてある
場合には、ＬＥＤ素子３の青色と着色剤の色調とが混色
されて出射する。更に、コーティング樹脂５内に蛍光物
質の他に着色剤を混入させることにより着色剤の色調を
持った発光色を得ることができる。こうして、所望の発
光色を得ることができる。
【００２４】なお、このような作用によるのであるか
ら、所望の発光色を得るには、蛍光物質若しくは着色剤
のいずれか一方、又は両方をコーティング樹脂５に含有
させればよいことになる。また、必要に応じて、酸化防
止剤や老化防止剤を適宜混入させてもよい。
【００２５】次に、このＬＥＤ１０の製造方法につい
て、中でもインクジェット方式を採用してコーティング
樹脂５を塗布する工程について説明する。図３におい
て、２０はインクジェット方式によりコーティング樹脂
５を吐出するノズルである。まず、ＬＥＤ素子３を搭載
後のパッケージ１に対して、アンダーフィル樹脂４を注
入・充填する。次に、ノズル２０をＬＥＤ素子３の上面
に近接させてコーティング樹脂５を吐出する。次に、カ
バー板５をパッケージ１に接合する。ＬＥＤ１０を製造
する全体の工程には、多数個取りが可能な集合状態のパ
ッケージ基板を用いて、バッチ処理により同時多数個の
製造方式がとられる。
【００２６】次に、本実施の形態であるＬＥＤ１０の効
果について説明する。光反射面１ｃを設けたので、側面
に向かった光は光反射面１ｃにより反射され、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であるパッケージ基板
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。ＬＥＤ素子３の接合をＦＣボンディン
グによって行ったので、耐衝撃性に優れている。吸湿性
があり、熱膨張の大きな封止樹脂を用いないで、線膨張
係数がパッケージ材料と近似したカバー板５を用いて封
止した場合には、耐湿性、耐熱性に優れている。
【００２７】パッケージ１が熱伝導性の高いメタルコア
材料で構成されているので、従来のＬＥＤと比べて遙か
に放熱性に優れており、大電流が必要で、発熱量の大き
い車載用ＬＥＤには最適な構成である。また、射出成形
又はプレス成形といった方法で製造できるので、特殊な
技術や設備を必要としない。
【００２８】コーティング樹脂５を、インクジェット方
式によって塗布するようにしたので、樹脂量の微調整が
可能となり、微妙な色調調整ができるようになった。こ
れにより、従来必要であった色調による選別工程を廃止
できた。
【００２９】なお、本発明は、以上説明した実施の形態
に限定されるものではないので、他の形態について説明
する。カバー板は、単なる平板ではなくて、凸レンズ、
凹レンズ、フレネルレンズ、セルフォックレンズ、ホロ
グラムレンズ等のうちのいずれか一つのレンズが形成さ
れていてもよい。このようなレンズを備えていることに
より、出射光が集光されＬＥＤの輝度が向上する。ま
た、ＬＥＤを実装した凹部の内面形状は、略球面の一
部、若しくは略放物面の一部であってもよい。円錐面の
場合と同様に出射光を上方へ導く効果がある。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面実装型のＬＥＤのパッケージは、メタルコア材料よ
り成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケー
ジの一面に光反射面を有する凹部が形成されており、前
記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成され
た前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が
充填されており、前記凹部の底面に前記発光素子が実装
され、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しく
は着色剤のいずれか一方、又は両方を含有するコーティ
ング樹脂を塗布し、前記パッケージは前記一面に接合し
たカバー板で封止したので、このＬＥＤは放熱性、耐熱
性に優れ、白色を含め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。
【００３１】コーティング樹脂を発光素子に塗布するの
に、インクジェット方式を採用したので、樹脂量の微調
整が可能となり、容易に任意の色調の発光を得ることが
できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるＬＥＤの斜視図であ
る。
【図２】本発明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】従来のＬＥＤの縦断面図である。
【符号の説明】
１ パッケージ １a 上面 １ｂ 底面 １ｃ 光反射面 １ｄ 凹部 １ｅ 下面 ２ 絶縁部材 ３ ＬＥＤ素子 ４ アンダーフィル樹脂 ５ コーティング樹脂 ６ カバー板 １０ ＬＥＤ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部接続端子を有するパッケージ上にＧ
    ａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しく
    は着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ダイ
    オードにおいて、前記パッケージはメタルコア材料より
    成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージ
    の一面に光反射面を有する凹部が形成されており、前記
    一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された
    前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が充
    填されており、前記凹部の底面に前記発光素子が実装さ
    れ、前記発光素子の少なくとも一面に、蛍光体若しくは
    着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂が塗布
    されており、前記パッケージは前記一面に接合したカバ
    ー板で封止されていることを特徴とする表面実装型発光
    ダイオード。
  2. 【請求項２】 前記発光素子は前記スリットを跨いで実
    装されたフリップチップであり、該フリップチップと前
    記パッケージの前記凹部の底面との隙間にアンダーフィ
    ル樹脂を充填したことを特徴とする請求項１記載の表面
    実装型発光ダイオード。
  3. 【請求項３】 前記凹部の底面のボンディング部並びに
    前記背中合わせ面の外部接続端子部に、金メッキ等の表
    面処理が施されていることを特徴とする請求項１又は請
    求項２記載の表面実装型発光ダイオード。
  4. 【請求項４】 前記凹部は、円形の前記底面から上部開
    口へ向かうに従って外側に拡がる円錐形状を成している
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
    載の表面実装型発光ダイオード。
  5. 【請求項５】 前記凹部は、略球面の一部であることを
    特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表
    面実装型発光ダイオード。
  6. 【請求項６】 前記凹部は、略放物面の一部であること
    を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
    表面実装型発光ダイオード。
  7. 【請求項７】 前記凹部は、反射膜により被覆されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに
    記載の表面実装型発光ダイオード。
  8. 【請求項８】 前記カバー板は、透明ガラス又は透明樹
    脂で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求
    項７のいずれかに記載の表面実装型発光ダイオード。
  9. 【請求項９】 前記カバー板は、シート状又は平板状に
    形成されていることを特徴とする請求項８記載の表面実
    装型発光ダイオード。
  10. 【請求項１０】 前記カバー板には、レンズが形成され
    ていることを特徴とする請求項８記載の表面実装型発光
    ダイオード。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれかに
    記載の表面実装型ダイオードを製造する方法において、
    前記発光素子の少なくとも一面に、前記蛍光体、若しく
    は着色剤のいずれか一方、又は両方を含有した樹脂をイ
    ンクジェット方式により塗布する工程を有することを特
    徴とする表面実装型発光ダイオードの製造方法。
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