(57)【要約】【課題】簡単な構造でありながら発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる発光ダイオード装置および発光ダイオード装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光ダイオード装置チップ２０を透光性の樹脂封止体１３で封止した発光ダイオード装置１を製造する際に、加圧下で不活性ガスを前記樹脂封止体に含浸させ、その後、圧力開放して常圧高温下で不活性ガスを気化させて、樹脂封止体１３中に複数の気泡４０を生成することで、簡単な構造でありながら発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させることができる。  【選択図】図１
2010263133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップを透光性の樹脂で封止する樹脂封止体を有する発光ダイオード装置であって、
前記樹脂封止体中には、複数の気泡を有することを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記複数の気泡の平均径が、０．１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードチップは、リードフレームに搭載されており、前記樹脂封止体中において、前記発光ダイオードチップとボンディングワイヤーの周囲には、前記複数の気泡を配置することを不許可にする気泡配置不許可領域が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
発光ダイオードチップを透光性の樹脂で封止した発光ダイオード装置を製造する製造方法であって、
加圧下で不活性ガスを前記樹脂封止体に含浸させる不活性ガス含浸工程と、
その後、圧力開放して常圧高温下で不活性ガスを気化させることで、前記樹脂封止体中に複数の気泡を生成する気泡生成工程を備えることを特徴とする発光ダイオード装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置および発光ダイオード装置の製造方法に関し、特に光拡散性を有する発光ダイオード装置および発光ダイオード装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード装置（ＬＥＤ）を用いた照明装置は、消費電力が低いことや長寿命であることから、様々な用途に用いられている。この発光ダイオード装置を用いた照明装置は、発光ダイオード装置の光の拡散性が低いためにスポットライトのような、例えば商品を直接照明するものが多く、例えば部屋全体を照らすような用途には向かない。
しかも、全体照明の用途では、発光ダイオード装置のサイズが小さいために高輝度化が求められるが、光の指向性が高い為、グレア（まぶしさ）が強く、使用者に不快感を与えてしまう。
【０００３】
そこで、光の指向性を改善するために、拡散レンズ等を発光ダイオード装置に追加して、発光ダイオード装置の光の拡散性を上げるような技術が、特許文献１に開示されている。
また、発光ダイオード装置の樹脂封止体部の外面に多数の凹凸を付けることで光拡散性を上げる技術が、特許文献２に開示されている。さらに、発光ダイオード装置の樹脂封止体中に光拡散する粉体を混ぜる技術が、特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０５９２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９２９２号公報
【特許文献３】特開２００８−３００５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載されている技術では、発光ダイオード装置のパッケージとは別に拡散レンズ等を用意しなければならず、形状も複雑であるので、高価になってしまい、また、グレアを改善することができない。特許文献２に記載されている技術では、金型に凹凸を付けるために金型の表面積が増し、金型から樹脂封止体部が離型する際の離型性が著しく低下するので生産性が低下する。特許文献３に記載されている技術では、粉体を扱う必要があり、生産現場に多く見られるようなクリーンルームを汚染する可能性がある。
そこで、本発明は上記課題を解消するために、簡単な構造でありながら発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる発光ダイオード装置および発光ダイオード装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解消するために、本発明の発光ダイオード装置は、発光ダイオードチップを透光性の樹脂で封止する樹脂封止体を有する発光ダイオード装置であって、前記樹脂封止体中には、複数の気泡を有することを特徴とする。
本発明の発光ダイオード装置では、前記複数の気泡の平均径は、０．１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする。
本発明の発光ダイオード装置では、前記発光ダイオードチップは、リードフレームに搭載されており、前記樹脂封止体中において、前記発光ダイオードチップとボンディングワイヤーの周囲には、前記複数の気泡を配置することを不許可にする気泡配置不許可領域が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の発光ダイオード装置の製造方法は、発光ダイオードチップを透光性の樹脂で封止した本発明の発光ダイオード装置であって、加圧下で不活性ガスを前記樹脂封止体に含浸させる不活性ガス含浸工程と、その後、圧力開放して常圧高温下で不活性ガスを気化させることで、前記樹脂封止体中に複数の気泡を生成する気泡生成工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡単な構造でありながら発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる発光ダイオード装置および発光ダイオード装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の発光ダイオード装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図２】本発明の発光ダイオード装置の製造方法の好ましい実施形態を示す図である。
【図３】本発明の発光ダイオード装置の別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の発光ダイオード装置のさらに別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。  
図１は、本発明の発光ダイオード装置の好ましい実施形態を示す正面図である。
図１に示す発光ダイオード装置１は、第１リードフレーム１１と、第２リードフレーム１２と、樹脂封止体１３と、ボンディングワイヤー１４と、発光ダイオードチップ２０を有している。発光ダイオード装置１は発光ダイオードパッケージともいう。
第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２は並べて配置されており、第２リードフレーム１２の凹部１５には発光ダイオードチップ２０が搭載されている。第１リードフレーム１１と発光ダイオードチップ２０は、ボンディングワイヤー１４により電気的に接続されている。
【００１１】
図１に示す樹脂封止体１３は、第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の一部と発光ダイオードチップ２０とボンディングワイヤー１４を封止しており、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等により成形されている。樹脂封止体１３は、ほぼ半円球状の先端外周部３０と、平坦な下端面３１と、円柱状の中間部３２を有している。
【００１２】
図１に示すように、樹脂封止体１３内には、複数の気泡４０を有する。これらの気泡４０は、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させることで、発光ダイオードチップ２０が発生する光の拡散性を向上させることができる。発光ダイオードチップ２０が発生する光の波長は、例えば３５０〜７５０ｎｍであるが、この波長に限らず任意に選択できる。
【００１３】
気泡４０の平均気泡径は、好ましくは０．１μｍ〜２ｍｍの範囲である。気泡４０の平均気泡径が０．１μｍよりも小さいと、発光ダイオード装置チップ２０が発生する光の波長の違いにより、気泡４０に対して光が透過したり反射したりするために、均一な光の拡散ができない。また、気泡４０の平均気泡径が２ｍｍよりも大きいと、気泡４０が形成されることで、樹脂封止体１３の外側が変形してしまい発光ダイオード装置１の外観が悪くなる。
【００１４】
平均気泡径は、ＡＳＴＭ  Ｄ３５７６−７７を参考に求めた。観察面は、発光ダイオードチップの発光面に対し、垂直になるように発光ダイオードチップ付近を発光ダイオードパッケージごと切断し、その切断面について顕微鏡等を用いて拡大写真を撮影し、写真上に発光ダイオードチップの発光面に対し、水平方向と垂直方向に直線を引き、直線が横切る気泡の弦の長さｔを平均した。写真の倍率をＭとして、下記式に代入して平均気泡径ｄを求めた。
ｄ＝ｔ／（０．６１６×Ｍ）
【００１５】
図１では、気泡４０が樹脂封止体１３内に分散して形成されている例を示している。本発明の実施形態では、樹脂封止体１３内に複数の気泡４０を形成させることができるが、好ましくは発光ダイオードチップ２０とボンディングワイヤー１４の周囲に気泡配置不許可領域４５が形成されている。これにより、気泡４０が発光ダイオードチップ２０やボンディングワイヤー１４と接触しないようにすることができ、気泡４０の影響で発光ダイオードチップ２０を劣化させたり、ボンディングワイヤー１４の切断や酸化等を引き起こすことを防止することができる。
【００１６】
このように樹脂封止体１３内には気泡４０が形成されない気泡配置不許可領域４５を形成する一方で、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させるために、樹脂封止体１３内に気泡４０を形成させる必要がある。したがって、樹脂封止体１３の先端外周部３０の頂点から例えば第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面までの距離をＴで表示すると、気泡４０は、少なくとも、樹脂封止体１３内において、先端外周部３０の頂点から例えば第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面までの距離Ｔの３／４までの距離Ｒの範囲内には含まれている。
【００１７】
上述した構造の図１に示す発光ダイオード装置１は、樹脂封止体１３内に多数の気泡４０が生成されており、これらの気泡４０は、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させることで、発光ダイオードチップ２０における光の拡散性を向上させることができる。
従って、１つの発光ダイオード装置１が照らすことができる照射面積を増やすことが可能になるので、発光ダイオード装置を照明装置として用いる際に、従来の光の指向性が高い発光ダイオード装置に比べて、使用するべき発光ダイオード装置の数を減らすことができ、また、従来のような別の拡散レンズを用意する必要がなく、照明装置のコストを抑えることができ、且つ使用者に対するグレアを低減できる。
【００１８】
次に、図２を参照して、図１に示す発光ダイオード装置１の製造方法を説明する。
図２は、本発明の発光ダイオード装置の製造方法の好ましい実施形態を示している。
図２に示す製造方法では、ステップＳ１において、図１に示す第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２を並べて保持する。第２リードフレーム１２の凹部１５に発光ダイオードチップ２０を搭載して発光ダイオードチップ２０と第２リードフレーム１２の電気的な接続を行う。
図２のステップＳ２では、樹脂封止体１３が、第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の一部と発光ダイオードチップ２０とボンディングワイヤー１４を封止するようにして樹脂成形により形成される。この樹脂封止体１３を形成するための樹脂は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等である。発光ダイオード装置１の製造の前工程が終了する。
【００１９】
次に、図２のステップＳ３は、加圧下で不活性ガスを樹脂封止体１３に含浸させる不活性ガス含浸工程である。このステップＳ３では、ステップＳ２で得られた発光ダイオード装置１を圧力容器に入れて、高圧下で封止材である樹脂封止体１３内に、不活性ガスの一例である二酸化炭素を例えば５ＭＰa、１７℃で３日間ガス浸透させて、二酸化炭素ガスを樹脂封止体１３内に溶融させる。
【００２０】
図２のステップＳ４は、その後、圧力開放して常圧高温下で不活性ガスを樹脂封止体１３内に気化させることで、樹脂封止体１３中に複数の気泡を生成する気泡生成工程である。ステップＳ４では、圧力開放し、二酸化炭素を樹脂封止体１３内に溶融させた発光ダイオード装置１を、常圧下で２２０℃の恒温槽内で、１分間高温で加熱することで、溶融されていた二酸化炭素ガスで発泡させる。これにより、樹脂封止体１３内に多数の気泡４０が形成される。
【００２１】
このように、発光ダイオード装置１の樹脂封止体１３内には不活性ガスを加圧下で含浸させ、その後常圧高温下で不活性ガスを気化させることで、発光ダイオード装置１の樹脂封止体１３内には多数の気泡４０を生成することができる。また、浸透時間や二酸化炭素ガス圧力で、樹脂封止体１３の深さ方向への二酸化炭素ガスの溶融量を調整することや、加熱時に樹脂封止体１３の外周がより早く加熱されることで、外周部は気泡４０を生成するのに対し、熱の伝わりにくい発光ダイオードチップ２０とボンディングワイヤー１４の周囲には、気泡４０は生成されない。このため、気泡配置不可領域４５ができる。得られた発光ダイオード装置１では、多数の気泡４０の存在により、光の拡散性が高くなるので、樹脂封止体１３全体から拡散された光が照射できる。発光ダイオード装置１を作成するにあたり、市販の発光ダイオード装置を用いることで、ステップＳ１、ステップＳ２を省略することができる。例えば、ＯｐｔｏＳｕｐｐｌｙ社製のＯＳＰＷ５１６１Ｐを用いることができる。
【００２２】
次に、図３と図４を参照して、本発明の別の実施形態を説明する。
図３は、本発明の発光ダイオード装置の別の実施形態を示している。
図３に示す発光ダイオード装置１Ａが図１に示す発光ダイオード装置１と異なるのは、  樹脂封止体１３Ｂの形状である。図３に示す発光ダイオード装置１Ａの構成要素が、図１に示す発光ダイオード装置１の対応する構成要素と実質的に同じである場合には、同じ符号を記して説明を省略する。
【００２３】
図３に示す樹脂封止体１３Ｂは、平坦な先端外周部３０Ｂと、平坦な下端面３１Ｂと、円柱状の中間部３２Ｂを有している。
図３では、気泡４０が樹脂封止体１３Ｂ内に分散して形成されている例を示している。本発明の実施形態では、樹脂封止体１３Ｂ内に複数の気泡４０を形成させることができるが、好ましくは発光ダイオードチップ２０とボンディングワイヤー１４の周囲に気泡配置不許可領域４５Ｂが形成されている。これにより、気泡４０が発光ダイオードチップ２０やボンディングワイヤー１４と接触しないようにすることができ、気泡４０の影響で発光ダイオードチップ２０を劣化させたり、ボンディングワイヤー１４の切断や酸化等を引き起こすことを防止することができる。
【００２４】
このように樹脂封止体１３Ｂ内には気泡４０が形成されない気泡配置不許可領域４５Ｂを形成する一方で、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させるために、樹脂封止体１３Ｂ内に気泡４０を形成させる必要がある。したがって、樹脂封止体１３Ｂの先端外周部３０Ｂの角部頂点１３Ｆから例えば第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面の角部１３Ｇまでの距離をＴ１で表示すると、気泡４０は、樹脂封止体１３Ｂ内において、好ましくは先端外周部３０Ｂの角部頂点１３Ｆから例えば第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面の角部１３Ｇまでの距離Ｔ１の３／４までの距離Ｒ１の範囲内に含まれている。
【００２５】
しかも、樹脂封止体１３Ｂの先端外周部３０Ｂの上端面から第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面までの距離をＢとすると、気泡４０は、樹脂封止体１３Ｂ内において、好ましくは先端外周部３０Ｂの上端面から第１リードフレーム１１と第２リードフレーム１２の上端面までの距離Ｂの３／４までの距離Ｃの範囲内に含まれている。
【００２６】
上述した構造の図３に示す発光ダイオード装置１Ａは、樹脂封止体１３Ｂ内に多数の気泡４０が生成されており、これらの気泡４０は、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させることで、発光ダイオードチップ２０における光の拡散性を向上させることができる。従って、１つの発光ダイオード装置１Ａが照らすことができる照射面積を増やすことが可能になるので、発光ダイオード装置を照明装置として用いる際に、従来の光の指向性が高い発光ダイオード装置に比べて、使用するべき発光ダイオード装置の数を減らすことができる。図３に示す発光ダイオード装置１Ａは、従来のような別の拡散レンズを用意する必要がなく、照明装置のコストを抑えることができ、且つ使用者に対するグレアを低減できる。
【００２７】
図４は、本発明の発光ダイオード装置のさらに別の実施形態を示している。
図４に示す発光ダイオード装置１Ｃが図３に示す発光ダイオード装置１Ａと異なるのは、発光ダイオードチップ２０が２つ搭載されていることである。図４に示す発光ダイオード装置１Ｃの構成要素が、図３に示す発光ダイオード装置１Ａの対応する構成要素と実質的に同じである場合には、同じ符号を記して説明を省略する。
【００２８】
図４では、気泡４０が樹脂封止体１３Ｃ内に分散して形成されている例を示している。本発明の実施形態では、樹脂封止体１３Ｃ内に複数の気泡４０を形成させることができるが、好ましくは２つの発光ダイオードチップ２０の上部領域とボンディングワイヤー１４の周囲に気泡配置不許可領域４５Ｃが形成されている。これにより、気泡４０が２つの発光ダイオードチップ２０やそれぞれのボンディングワイヤー１４と接触しないようにすることができ、気泡４０の影響で発光ダイオードチップ２０を劣化させたり、ボンディングワイヤー１４の切断や酸化等を引き起こすことを防止することができる。
このように樹脂封止体１３Ｃ内には気泡４０が形成されない気泡配置不許可領域４５Ｃを形成する一方で、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させるために、樹脂封止体１３内に気泡４０を形成させる必要があることは、図１に示す本発明の実施形態と同じである。
【００２９】
上述した構造の図４に示す発光ダイオード装置１Ｃは、樹脂封止体１３Ｃ内に多数の気泡４０が生成されており、これらの気泡４０は、発光ダイオードチップ２０が発生する光を拡散させることで、発光ダイオードチップ２０における光の拡散性を向上させることができる。従って、１つの発光ダイオード装置１Ｃが照らすことができる照射面積を増やすことが可能になるので、発光ダイオード装置を照明装置として用いる際に、従来の光の指向性が高い発光ダイオード装置に比べて使用するべき発光ダイオード装置の数を減らすことができる。図４に示す発光ダイオード装置１Ｃは、従来のような別の拡散レンズを用意する必要がなく、照明装置のコストを抑えることができ、且つ使用者に対するグレアを低減できる。
【００３０】
本発明の発光ダイオード装置は、ダイオードチップを透光性の樹脂で封止する樹脂封止体を有する発光ダイオード装置であって、前記樹脂封止体中には、複数の気泡を有することを特徴とする。これにより、簡単な構造でありながら発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる。また、発光ダイオード装置のグレアを抑えることができる。
【００３１】
本発明の発光ダイオード装置では、前記複数の気泡の平均径は、０．１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする。これにより、発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる複数の気泡を有する発光ダイオード装置が得られる。気泡の平均気泡径が０．１μｍよりも小さいと、発光ダイオードチップが発生する光の波長により透過したり反射したりするために均一な光の拡散ができない。また、気泡の平均気泡径が２ｍｍよりも大きいと、発光ダイオード装置の外周が変形してしまい発光ダイオード装置の外観が悪くなる。
【００３２】
本発明の発光ダイオード装置では、前記発光ダイオードチップは、リードフレームに搭載されており、前記樹脂封止体中には、前記発光ダイオードチップとボンディングワイヤーの周囲には、前記複数の気泡を配置することを不許可にする気泡配置不許可領域が形成されていることを特徴とする。これにより、気泡がリードフレームまでには達しないように配置できるので、リードフレームの切断や酸化等を防止できる。
【００３３】
本発明の発光ダイオード装置の製造方法は、発光ダイオードチップを透光性の樹脂で封止した本発明の発光ダイオード装置であって、加圧下で不活性ガスを前記樹脂封止体に含浸させる不活性ガス含浸工程と、その後、圧力開放して常圧高温下で不活性ガスを気化させることで、前記樹脂封止体中に複数の気泡を生成する気泡生成工程を備えることを特徴とする。これにより、簡単な構造でありながら発光ダイオードチップが発生する光を拡散させることができる発光ダイオード装置が製造できる。また、発光ダイオード装置のグレアを抑えることができる。
本発明の発光ダイオード装置の使用用途としては、例えば照明装置や、液晶表示装置等の平面表示装置のバックライト、あるいは自動車のテールランプ等に用いることができる。発光ダイオード装置を使用する照明装置は、白熱電球に比べ、消費電力が低く、また、球切れも起こりにくいので、電気料金やランニングコスト等を抑えることができ、経済的である。
【００３４】
本発明では、樹脂封止体の外側に別の部材を配置する必要がないので、発光ダイオード装置自体の寸法などの設計事項を変更しなくて済む。
【００３５】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、不活性ガスの一例として二酸化炭素を用いているが、これに限らず、窒素やフロン等、他の種類の不活性ガスを用いることもできる。
また、リードフレームに搭載されている発光ダイオードチップの数は、１つあるいは２つに限定されず、３つ以上搭載しても良い。樹脂封止体の材質は透光性を有しておれば良く、透明でも半透明であっても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１            発光ダイオード装置
１１          第１リードフレーム
１２          第２リードフレーム
１３          樹脂封止体
１４          ボンディングワイヤー
２０          発光ダイオードチップ
３０          樹脂封止体の先端外周部
３１          平坦な下端面
３２          円柱状の中間部
４０          気泡
４５          気泡配置不許可領域
【図１】
2010263133.tif 000003
【図２】
2010263133.tif 000004
【図３】
2010263133.tif 000005
【図４】
2010263133.tif 000006