JP3492945B2 - 発光ダイオード - Google Patents
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Description
ダイオードに係り、特に青色発光を白色に変換するタイ
プの発光ダイオードに関するものである。
ードとしては、例えば図4に示したものが知られている
(特開平7−99345号)。これはリードフレーム型
の発光ダイオード1であって、リードフレームの一方の
メタルステム2に凹部3を設け、この凹部3に窒化ガリ
ウム系化合物半導体からなる青色発光の発光ダイオード
素子4を載せて固着すると共に、この発光ダイオード素
子4とリードフレームの他方のメタルポスト5をボンデ
ィングワイヤ6によって接続し、さらに全体を砲弾形の
透明樹脂9によって封止した構造のものである。また、
前記凹部3内には波長変換用の蛍光材を分散してある蛍
光材含有樹脂8が発光ダイオード素子4の上方を被うよ
うにして充填されている。このような構成からなる発光
ダイオード1にあっては、発光ダイオード素子4から発
した青色発光が蛍光材含有樹脂8に分散されている蛍光
材に当たって蛍光材を励起し、これによって波長変換さ
れた光が発光ダイオード素子4の元来の青色発光と混色
し、白色発光として得ることができるものである。
来の発光ダイオード1にあっては、発光ダイオード素子
4の上部近傍を蛍光材含有樹脂8で被っているため、発
光ダイオード素子4からの光透過が蛍光材によって妨げ
られて高輝度の白色発光が得られなかった。
工程では、メタルステム2の凹部3内に充填する蛍光材
含有樹脂8の樹脂成形工程と、全体を砲弾形の透明樹脂
9で保護する樹脂成形工程の2回が少なくとも必要にな
ってしまう。
は、発光ダイオード素子4から発光された光を凹部3の
内周壁に反射させて上方へ集光しているが、発光ダイオ
ード素子4の上方側では蛍光材によって反射した光が四
方八方に散乱してしまうために前記内周壁による光の集
光性が十分には発揮されない。
輝度の白色発光を得ること及び樹脂成形工程の回数を削
減することを目的とした発光ダイオードを提供するもの
である。
に、本発明の請求項1に係る発光ダイオードは、発光ダ
イオードの平面形状と同じ大きさの薄板金属基板50を
発光ダイオードの台座として用い、この薄板金属基板5
0に凹設されたカップ部51の底面52に窒化ガリウム
系化合物半導体からなる発光ダイオード素子21を配置
し、この発光ダイオード素子21の裏面側に蛍光材含有
層を設け、前記薄板金属基板50の上部に樹脂封止体3
5を形成する一方、薄板金属基板50の裏面側には補強
用のエポキシ樹脂53を充填し、前記樹脂封止体35及
びエポキシ樹脂53の全外周面に薄板金属基板50の端
面が現れていることを特徴とする。
ードは、前記薄板金属基板が、銅、鉄又はリン青銅など
熱伝導率のよい材料で形成されてなることを特徴とす
る。
ードは、前記樹脂封止体35の上面に凸状のレンズ部3
6を形成してなることを特徴とする。
ードは、前記蛍光材含有層が、接着剤31の中に蛍光材
32を分散させたものであり、この蛍光材含有接着層3
0によって発光ダイオード素子21の裏面をカップ部5
1の底面52に固着してなることを特徴とする。
に係る発光ダイオードの実施の形態を詳細に説明する。
図1乃至図3は、表面実装型の発光ダイオードに適用し
た場合の実施例を示したものである。
ード11の実施例を示したものであ り、所定の形状にプ
レス成形した薄板金属基板50を台座として用いる。こ
の薄板金属基板50の材料には熱伝導率の良い銅や鉄あ
るいはリン青銅などが用いられ、中央部分にすり鉢状の
カップ部51がプレス成形によって形成されている。こ
のカップ部51の内周壁は、テーパ状の反射面55を形
成している。また、この実施例では薄板金属基板50の
剛性を確保するために、該基板の裏面側の凹みにエポキ
シ樹脂53が充填されている。さらに、薄板金属基板5
0には左右に分割するスリット54が形成されており、
この薄板金属基板50自体が一対の上面電極、即ちカソ
ード電極とアノード電極を形成している。
有接着層30が設けられ、その上に発光ダイオード素子
21が固着されている。蛍光材含有接着層30は、図3
に示したように、透明性のある接着剤31をベースとし
てその中に適当量の蛍光材32を均一に分散させたもの
である。この蛍光材32は、発光ダイオード素子21か
ら発せられた発光エネルギによって励起され、短波長の
可視光を長波長の可視光に変換するものであり、例えば
イットリウム化合物等の蛍光物質が用いられる。このよ
うにして形成された蛍光材含有接着層30をカップ部5
1の底面52に所定の厚さになるように塗布し、その上
に発光ダイオード素子21を載せ置き、接着剤31を加
熱固化することで、発光ダイオード素子21の裏面がカ
ップ部51の底面52に固着される。接着剤31とカッ
プ部51の底面52との間では強い接着力が得られるの
で、蛍光材含有接着層30が剥離するようなことはな
い。なお、この実施例では薄板金属基板50の上に直接
蛍光材含有接着層30を塗布することから、接着剤31
の絶縁性が要求される。
ガリウム系化合物半導体からなる青色発光素子であり、
図3に示したように、サファイヤ基板22の上面にn型
半導体23とp型半導体24を成長させた構造である。
n型半導体23及びp型半導体24はそれぞれの電極2
5,26を備えており、薄板金属基板50の左右上面に
形成された一対の電極(カソード電極とアノード電極)
にそれぞれボンディングワイヤ27,28によって接続
され、発光ダイオード素子21への導通が図ら れてい
る。
あっては、n型半導体23とp型半導体24との境界面
から上方、側方及び下方へ青色光33が発光するが、特
に下方側へ発光した青色光33は蛍光材含有接着層30
の中に分散されている蛍光材32に当たって蛍光材32
を励起し、黄色光34に波長変換されて四方八方に発光
する。そして、この黄色光34が前記発光ダイオード素
子21の上方及び側方へ発光した青色光33と混色して
白色発光が得られることになる。
ングワイヤ27,28は、薄い板金属基板50の上部に
形成された透明の樹脂封止体35によって保護されてい
る。この樹脂封止体35は全体がドーム状に形成されて
おり、前記発光ダイオード素子21の丁度真上に凸状の
レンズ部36が設けられることで上方向への集光性を高
めている。即ち、樹脂封止体35の中を直進した光がレ
ンズ部36によって屈折し、上方向への集光性が高めら
れることで白色発光の輝度アップが図られることにな
る。また、前記カップ部51の内周壁がテーパ状の反射
面55になっていることから、前記樹脂封止体35に設
けられたドーム状のレンズ部36と共に集光性を高めて
いる。なお、この実施例において、反射面55の下端周
縁が蛍光材含有接着層30の厚みを確保する堰の役割を
果たしている。
31と蛍光材32とを分離し、透明樹脂材の中に上述の
蛍光材32を分散させた蛍光材含有樹脂層(図示せず)
をカップ部51の底面52に形成すると共に、その上に
透明性の接着剤31を塗布して2層構造としてもよい。
蛍光材含有樹脂層は、塗布回数を重ねることによって所
定の厚みに形成することができる。このような2層構造
とすることで、発光ダイオード素子21から裏面側に向
かう青色発光は、接着剤31を通過したのち蛍光材含有
樹脂層内に分散されている蛍光材32を励起し、黄色発
光に波長変換されて四方八方に発光するが、蛍光材含有
樹脂層の厚みを大きく確保することができると共に厚み
の調整が容易であるため、青色発光との混色度合いを調
整し易い といったメリットがある。なお、蛍光材含有樹
脂層を、蛍光材含有シートによって形成することもでき
る。
ダイオードによれば、発光ダイオードの平面形状と同じ
大きさの薄板金属基板を発光ダイオードの台座として用
い、前記薄板金属基板の上部に樹脂封止体を形成する一
方、薄板金属基板の裏面側には補強用のエポキシ樹脂を
充填することで強度が保持され、また前記樹脂封止体及
びエポキシ樹脂の全外周面に薄板金属基板の端面が現れ
るようにしたので、発光ダイオード素子からの発熱を薄
板金属基板を介して効果的に放熱することができる。さ
らに、薄板金属基板の端面が樹脂封止体の全外周面に現
れているので、発光ダイオードを集合体として形成し、
これをX,Y方向にダイシングすることで多数のチップ
を極めて効率よく製造することができる。
視図である。
る。
素子の裏面側での波長変換の原理を示す図である。
断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 発光ダイオードの平面形状と同じ大きさ
の薄板金属基板50を発光ダイオードの台座として用
い、 この薄板金属基板50に凹設されたカップ部51の底面
52に窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光ダイオ
ード素子21を配置し、 この発光ダイオード素子21の裏面側に蛍光材含有層を
設け、 前記薄板金属基板50の上部に樹脂封止体35を形成す
る一方、 薄板金属基板50の裏面側には補強用のエポキシ樹脂5
3を充填し、 前記樹脂封止体35及びエポキシ樹脂53の全外周面に
薄板金属基板50の端面が現れていることを特徴とする
発光ダイオード。 - 【請求項2】 前記薄板金属基板が、銅、鉄又はリン青
銅で形成されてなる請求項1記載の発光ダイオード。 - 【請求項3】 前記樹脂封止体35の上面に凸状のレン
ズ部36を形成してなる請求項1記載の発光ダイオー
ド。 - 【請求項4】 前記蛍光材含有層が、接着剤31の中に
蛍光材32を分散させたものであり、この蛍光材含有接
着層30によって発光ダイオード素子21の裏面をカッ
プ部51の底面52に固着してなる請求項1記載の発光
ダイオード。
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