(57)【要約】【課題】本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）をパッケージに取り付ける際に、ハンダ接合するための加熱を迅速に行なっても、ハンダの飛散によるショート事故がなく、生産性を向上できるとともに、反射効率の高い発光装置の製造方法および発光装置に関するものである。【解決手段】本発明の発光装置の製造方法は、パッケージ電極の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との間、前記パッケージ電極の他方と前記金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材の他方との間、にそれぞれハンダペーストが載置される。少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面における発光部分および電極部分は、無機系コート剤を噴霧して、前記無機系コート膜によって覆う。前記上下電極型発光ダイオードおよび金属導電部材が配置されたパッケージは、前記各部に載置されたハンダペーストのハンダ粒子を溶融するために加熱し、その後、冷却することによりハンダ接合を終了する。【選択図】図１
2010062240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ電極の一方に上下電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置の製造方法において、
前記パッケージ電極の他方と前記金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材の他方との間、の少なくとも２ヶ所にハンダペーストを設ける工程と、
前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤を噴霧し、少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面に無機系コート膜を形成する工程と、
前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程と、
から少なくともなることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ電極の一方に上下電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置の製造方法において、
前記パッケージ電極の他方と前記金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材の他方との間、の少なくとも２ヶ所にハンダペーストを設ける工程と、
前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程と、
前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤を噴霧し、少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面に無機系コート膜を形成する工程と、
から少なくともなることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項３】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ内に、上面に２つの電極を有する片面電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置の製造方法において、
前記パッケージ電極の一方と第１の金属導電部材の一方との間、前記第１の金属導電部材の他方と前記片面電極型発光ダイオードの一方の電極との間、前記パッケージ電極の他方と第２の金属導電部材の一方との間、前記第２の金属導電部材と前記片面電極型発光ダイオードの他方の電極との間、の少なくとも4 ヶ所にハンダペーストを設ける工程と、
前記片面電極発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機コート剤を噴霧し、すくなくとも前記片面電極型発光ダイオードの上面に無機コート膜を形成する工程と、
前記片面電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程と、
から少なくともなることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項４】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ内に、上面に２つの電極を有する片面電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置の製造方法において、
前記パッケージ電極の一方と第１の金属導電部材の一方との間、前記第１の金属導電部材の他方と前記片面電極型発光ダイオードの一方の電極との間、前記パッケージ電極の他方と第２の金属導電部材の一方との間、前記第２の金属導電部材と前記片面電極型発光ダイオードの他方の電極との間、の少なくとも4 ヶ所にハンダペーストを設ける工程と、
前記片面電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程と、
前記片面電極発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機コート剤を噴霧し、少なくとも前記片面電極型発光ダイオードの上面に無機コート膜を形成する工程と、
から少なくともなることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記上下電極型発光ダイオードは、紫外線ないし青色発光ダイオードであり、前記パッケージの上面近傍に蛍光膜を設ける工程を有する、白色を発光することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された発光装置の製造方法。
【請求項６】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ電極の一方に上下電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置において、
前記パッケージ電極の一方に下部電極が接続されている上下電極型発光ダイオードと、
前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と、前記パッケージ電極の他方とを接続する金属導電部材と、
前記各接続を行っているハンダ接合部と、
前記上下電極型発光ダイオードの上面に形成されている無機系コート膜と、
前記上下電極型発光ダイオードの光を反射するとともに、前記無機系コート膜の上部に空気層を介して設けられた蛍光膜を有する反射枠と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ内に、上面に２つの電極を有する片面電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合する発光装置の製造方法において、
前記パッケージ電極の一方に接続された第１金属導電部材と、
前記第１金属導電部材の他方に接続された上面電極型発光ダイオードの一方の電極と、
前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極に接続された第２金属導電部材の一方と、
前記第２金属導電部材の他方に接続された他方のパッケージ電極と、
前記各接続を行っているハンダ接合部と、
前記上面電極型発光ダイオードの上面に形成されている無機系コート膜と、
前記上面電極型発光ダイオードの光を反射するとともに、前記無機系コート膜の上部に空気層を介して設けられた蛍光膜を有する反射枠と、
から少なくとも構成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
前記金属導電部材は、金製リボン、あるいは、リボン状に成形された銅、ニッケル、およびこれらの合金のいずれかに金、銀の少なくとも１種がメッキされていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載された発光装置。
【請求項９】
前記発光ダイオードは、紫外線ないし青色の光を発光する窒化ガリウム系発光素子であり、前記蛍光体含有膜体は、空気層を介して発光素子から発光された紫外線ないし青色の光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有していることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載された発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）をパッケージに取り付ける際に、ハンダ接合するための加熱を迅速に行なっても、ハンダの飛散によるショート事故がなく、生産性を向上できるとともに、反射効率の高い発光装置の製造方法および発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３（イ）および（ロ）は従来の上下電極型発光ダイオードを説明するための概略図である。図３（イ）および（ロ）において、上下電極型発光ダイオード３１は、上部部分電極３２１が上部に形成されているとともに、光が開口部３２３より外部に照射する。前記上部分電極３２１は、金属導電部材３５がハンダにより接合されている。
【０００３】
従来の発光ダイオードは、下部に下部電極、ｐ型半導体層、活性層、ｎ型半導体層、上部部分電極が形成されている上下電極型発光ダイオードと、基板上に、バッファ層、ｐ型半導体層、活性層、ｎ型半導体層が形成され、前記ｎ型およびｐ型半導体層の一部にそれぞれ電極が形成されている上面電極型発光ダイオードとがある。たとえば、前記上下電極型発光ダイオードと同様な発光素子は、たとえば、特許第３７８５８２０号公報、特許第３３６９０８９号公報、または特許第３４９０９０６号公報に記載されている。
【特許文献１】特許第３７８５８２０号公報
【特許文献２】特許第３３６９０８９号公報
【特許文献３】特許第３４９０９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記上下電極型発光ダイオードおよび上面電極型発光ダイオードは、各接合部にハンダを用いて接合している。前記ハンダによる接合は、接合部にハンダペーストを載置した後、加熱により、前記ハンダペーストを溶融し、その後、冷却することにより、接合される。前記ハンダによる接合は、生産性を上げるために、急速に加熱するようになってきた。前記ハンダを急速に加熱すると、前記ハンダに含まれているハンダ粒子等が飛散し、前記発光ダイオードの電極等に落下して、その部分がショート状態になり、故障の原因になる。
【０００５】
前記発光装置は、金属導電部材を使用することにより、大電流を流すことができるようになり、パッケージ内に透明絶縁充填材により封止する必要がなくなった。しかし、前記発光装置は、前記透明絶縁充填材の封止がないため、パッケージ内の反射面が経年変化で酸化することにより、光の反射率が低下するという問題があった。
【０００６】
以上のような課題を解決するために、本発明は、ハンダの加熱よる飛散、または飛散したハンダ粒子が振動等による移動を防止し、ショート事故の発生を防ぐ無機系コート膜を設けることにより、前記ショート事故と、光反射効率の劣化を同時に無くすことができる上下電極型発光ダイオードおよび上面電極型発光ダイオードからなる発光装置の製造方法および発光装置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】
【０００７】
（第１発明）
第１発明における発光装置の製造方法は、パッケージ内部に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極と、前記パッケージ電極の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との間、前記パッケージ電極の他方と金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材他方との間をハンダによって接合する接合部とを有し、前記接合部の少なくとも２箇所にハンダペーストを設ける工程と、前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤を噴霧し、少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面に無機系コート膜を形成する工程と、前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程とから少なくともなることを特徴とする。
【０００８】
（第２発明）
第２発明における発光装置の製造方法は、パッケージ内部に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極と、前記パッケージ電極の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との間、前記パッケージ電極の他方と金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材他方との間をハンダによって接合する接合部とを有するものであり、前記接合部の少なくとも２箇所にハンダペーストを設ける工程と、前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程と、前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤を噴霧し、少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面に無機系コート膜を形成する工程とから少なくともなることを特徴とする。
【０００９】
（第３発明）
第３発明における発光装置の製造方法は、パッケージ内部に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極と、前記一方のパッケージ電極と第１の金属導電部材の一方との間、前記第１の金属導電部材の他方と上面電極型発光ダイオードのｎ型電極との間、前記上面電極型発光ダイオードのｐ型電極と第２金属導電部材の一方との間、前記第２金属導電部材の他方と他方のパッケージ電極との間をハンダによって接合する接合部とを有し、前記接合部の少なくとも４箇所にハンダペーストを設ける工程と、前記上面電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤を噴霧し、少なくとも前記上面電極型発光ダイオードの上面に無機系コート膜を形成する工程と、前記上面電極型発光ダイオードを設置したパッケージを加熱し、ハンダペーストのハンダ粒子を溶融した後、冷却することによりハンダ接合を行う工程とから少なくともなることを特徴とする。
【００１０】
（第４発明）
第４発明における発光装置の製造方法において、前記無機系コート剤は、金属アルコキシドまたはオリゴマー成分を含む溶液であることを特徴とする。
【００１１】
（第５発明）
第５発明における発光装置の製造方法において、前記上下電極型発光ダイオードは、紫外線ないし青色発光ダイオードであり、前記パッケージの上面近傍に蛍光膜を設ける工程を有する、白色を発光することを特徴とする。
【００１２】
（第６発明）
第６発明の発光装置は、少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ電極の一方に上下電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合されており、前記パッケージ電極の一方に下部電極が接続されている上下電極型発光ダイオードと、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と、前記パッケージ電極の他方とを接続する金属導電部材と、前記各接続を行っているハンダ接合部と、前記上下電極型発光ダイオードの上面に形成されている無機系コート膜と、前記上下電極型発光ダイオードの光を反射するとともに、前記無機系コート膜の上部に空気層を介して設けられた蛍光膜を有する反射枠とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１３】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、少なくとも２つのパッケージ電極が設けられたパッケージを用い、前記パッケージ内に、上面に２つの電極を有する片面電極型発光ダイオードを載置し、金属導電部材とハンダによって接合されており、前記パッケージ電極の一方に接続された第１金属導電部材と、前記第１金属導電部材の他方に接続された上面電極型発光ダイオードの一方の電極と、前記上面電極型発光ダイオードの他方の電極に接続された第２金属導電部材の一方と、前記第２金属導電部材の他方に接続された他方のパッケージ電極と、前記各接続を行っているハンダ接合部と、前記上面電極型発光ダイオードの上面に形成されている無機系コート膜と、前記上面電極型発光ダイオードの光を反射するとともに、前記無機系コート膜の上部に空気層を介して設けられた蛍光膜を有する反射枠とから少なくとも構成されていることを特徴とする。
【００１４】
（第８発明）
第８発明の発光装置おいて、第６発明または第７発明の金属導電部材は、金製リボン、あるいは、リボン状に成形された銅、ニッケル、およびこれらの合金のいずれかに金、銀の少なくとも１種がメッキされていることを特徴とする。
【００１５】
（第９発明）
第９発明の発光装置において、第６発明から第８発明の発光ダイオードは、紫外線ないし青色の光を発光する窒化ガリウム系発光素子であり、前記蛍光体含有膜体は、空気層を介して発光素子から発光された紫外線ないし青色の光をほぼ白色光に変換する少なくとも一つの蛍光体を含有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードまたは上面電極型発光ダイオードの発光部分およびパッケージ部分を覆った無機系コート膜は、ハンダペーストの急激な溶融により、飛散し、上下電極型発光ダイオードの電極とパッケージ電極との短絡または前記上下電極型発光ダイオードまたは上面電極型発光ダイオードの電極と発光層の短絡事故等を防止することができる。
【００１７】
本発明によれば、ハンダ付けを終了した後においても、ハンダ付けの終了後に透明な無機系コート剤を塗布し、加熱に際し飛散したハンダ粒子が振動等で移動し、ショート事故の発生を防止することができる。
【００１８】
本発明によれば、無機系コート膜は、ハンダペーストによる短絡事故以外に、上下電極型発光ダイオードまたは上面電極型発光ダイオードの電極、あるいはパッケージ内に形成されている、たとえば、銀が酸化して黒色になり、反射効率を低下するのを防止することができる。
【００１９】
本発明によれば、ハンダペーストの溶融を急激にして、ハンダ粒子の一部が飛散しても、無機系コートにより短絡事故が発生しないため、ハンダの加熱を急速に行なうことができ、生産性を向上させることができる。
【００２０】
本発明によれば、上下電極型発光ダイオードの下部電極と一方のパッケージ電極との接合、前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と金属導電部材の一方の接合、および金属導電部材の他方とパッケージ電極の他方の接合が良好であるだけでなく、金属導電部材の面積を大きくしているため、接合強度の向上、放熱性の改善、良好な光の反射、および大きな電流を流すことができる。
【００２１】
本発明によれば、一方のパッケージ電極と第１金属導電部材の一方との接合、前記第１金属導電部材の他方と上面電極型発光ダイオードのｎ型電極との接合、前記上面電極型発光ダイオードのｐ型電極と第２金属導電部材の一方の接合、および第２金属導電部材の他方とパッケージ電極の他方の接合が良好であるだけでなく、前記金属導電部材の面積を大きくしているため、接合強度の向上、放熱性の改善、良好な光の反射、および大きな電流を流すことができる。
【００２２】
本発明によれば、前記上下電極型発光ダイオードあるいは上面電極型発光ダイオードの電極とパッケージ電極との接続にワイヤボンドによる接合を用いないため、接合部および／または発光層に振動が加わることがなく、不良品の少ない発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１発明）
第１発明における発光装置の製造方法は、パッケージ内部に設けられた少なくとも２つのパッケージ電極および上下電極型発光ダイオードの上下電極が大電流を流すことができる、たとえば、板状または薄状の金属導電部材を介してハンダにより接合される。第１工程は、前記パッケージ電極の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との間、前記パッケージ電極の他方と前記金属導電部材（板状、薄状、あるいはリボン状）の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材の他方との間、にそれぞれハンダペーストが載置される。前記ハンダペーストは、ハンダ粉末とフラックス等を均一に混合したペースト状の混合剤である。
【００２４】
第２工程は、前記上下電極型発光ダイオードを設置したパッケージ内部に無機系コート剤、たとえば、良好な、透光性、絶縁性、乾燥性、塗布性を有する無機金属酸化膜等を噴霧して、少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面における発光部分および電極部分を前記無機系コート膜によって覆う。第３工程は、前記各部に載置されたハンダペーストのハンダ粒子を溶融するために、前記上下電極型発光ダイオードおよび金属導電部材が配置されたパッケージを加熱し、その後、冷却することによりハンダ接合を終了する。次に、前記パッケージは、前記上下電極型発光ダイオードの光が所望方向に反射するとともに、所望の色に変換する蛍光膜が取付けられた反射枠が取り付けられる。
【００２５】
前記上下電極型発光ダイオードの発光部分および電極部分を覆った無機系コート膜は、ハンダ粒子の急激な溶融により、飛散し、上下電極型発光ダイオードの電極とパッケージ電極との短絡または前記上下電極型発光ダイオードの電極と発光層の短絡等を防止することができる。また、前記無機系コート膜は、前記ハンダ等による短絡以外に、上下電極型発光ダイオードの電極、たとえば、銀が酸化して黒色になり、反射効率を低下するを防止することができる。さらに、ハンダ粒子の溶融を急激にして、ハンダ粒子の一部が飛散しても、前記無機系コートにより、短絡事故が発生しないため、ハンダの加熱を急速に行なうことができ、生産性が向上する。
【００２６】
（第２発明）
第２発明における発光装置の製造方法は、ハンダ接合の後に無機系コート剤を塗布いている点で、第１発明と異なっている。ハンダ粒子は、前記ハンダ接合の際に、急速に加熱され、周囲に飛散して残される。前記ハンダ粒子は、前記発光装置等の振動があっても、前記無機系コート剤により、移動するのを防止できるため、ショート事故が発生しない。
【００２７】
（第３発明）
第３発明における発光装置の製造方法は、上面電極型発光ダイオードである点で第１発明と異なっている。すなわち、前記上面電極型発光ダイオードは、一方のパッケージ電極と第１の金属導電部材の一方との間、前記第１の金属導電部材の他方と上面電極型発光ダイオードのｎ型電極との間、前記上面電極型発光ダイオードのｐ型電極と第２金属導電部材の一方との間、前記第２金属導電部材の他方と他方のパッケージ電極との間をハンダによって接合されている。その他、無機系コート剤の塗布等は、第１発明と同じである。
【００２８】
（第４発明）
第４発明における発光装置の製造方法は、第１発明から第３発明の無機系コート剤は、金属アルコキシドまたはオリゴマー成分を含む溶液とし、透明性、絶縁性、塗布性、乾燥および硬化性の優れたものを使用することにより、生産性を向上させることができる。
【００２９】
（第５発明）
第５発明における発光装置の製造方法は、第１発明から第４発明の上下電極型発光ダイオードを紫外線ないし青色発光ダイオードとして、前記パッケージの上面近傍に蛍光膜を設ける。前記紫外線ないし青色発光ダイオードは、前記蛍光膜によって白色光に変換される。
【００３０】
（第６発明）
第６発明における発光装置は、少なくとも２つのパッケージ電極を備えたパッケージと、大電流を流すことができる上下電極型発光ダイオードと、前記パッケージ電極と上下電極型発光ダイオード電極とを電気的に接続する、たとえば、板状または薄状、あるいはリボン状の金属導電部材とから構成されている。前記パッケージ電極の一方と前記上下電極型発光ダイオードの下部電極との間、前記パッケージ電極の他方と前記金属導電部材の一方との間、および前記上下電極型発光ダイオードの上部部分電極と前記金属導電部材の他方との間は、ハンダにより接合されている。前記パッケージは、セラミック基板上に絶縁された二つの電極を有するもの、互いに絶縁された金属基板、電極膜が形成されているセラミック基板と金属基板のいずれかから構成されている。
【００３１】
少なくとも前記上下電極型発光ダイオードの上面における発光部分および電極部分は、無機系コート剤、たとえば、透光性でかつ絶縁性を有する無機金属酸化膜等によって覆われている。前記パッケージは、前記上下電極型発光ダイオードの光が所望方向に反射するとともに、空気層を介して、所望の色に変換する蛍光膜が取付けられた反射枠が取り付けられる。
【００３２】
（第７発明）
第７発明の発光装置は、発光ダイオードが上面電極型発光ダイオードであり、第１金属導電部材および第２金属導電部材によって、少なくとも二つのパッケージ電極と上面電極型発光ダイオードのｎ型電極およびｐ型電極とを接続している点でのみ異なっている。前記第６発明および第７発明におけるｎ型電極およびｐ型電極は、ｐ型およびｎ型を逆にすることもできる。
【００３３】
（第８発明）
第８発明の発光装置は、金属導電部材が金製リボン、あるいは、リボン状に成形された銅、ニッケル、およびこれらの合金の表面に、金、銀の少なくとも１種がメッキされており、光の反射効率、放熱性、ハンダとの濡れ性の改善を同時に達成できるようになっている。
【００３４】
（第９発明）
第９発明の発光装置は、上下電極型発光ダイオードが使用され、紫外線ないし青色の光を発光する窒化ガリウム系発光素子である。反射枠に取り付けられている蛍光体含有膜体は、発光素子から放射された光が前記蛍光体含有膜体によって所望の色の光となって出力される。前記発光素子は、たとえば、青色ないし紫外線の波長の光を発光する場合、前記青色ないし紫外光の波長を吸収して、白色光に変換する。前記発光ダイオードは、上下電極型発光ダイオードの代わりに、上面電極発光素子とすることもできる。
【実施例１】
【００３５】
図１（イ）から（ハ）は本発明の第一実施例で、（イ）は発光素子をパッケージに組み込んだ状態を説明するための上下電極型発光ダイオードを用いた発光装置の概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図、（ハ）は前記上下電極型発光ダイオードの断面図である。図１（イ）および（ロ）において、上下電極型発光ダイオード１１からなる発光装置１０は、第１の金属基板１２および第２の金属基板１４の間に絶縁部材１３が配置されて互いに絶縁されている。前記第１の金属基板１２および第２の金属基板１４は、セラミック基板上に互いに絶縁された導電膜を形成すること、あるいは、金属基板と導電膜を有するセラミック基板とすることもできる。
【００３６】
前記上下電極型発光ダイオード１１は、上部部分電極１２１と、下部電極１２７とを備えている。前記上部部分電極１２１は、中央部から光が照射し易くするために、たとえば、目の字状の開口部１２３を設けることもできる。下部電極１２７は、図示されていない発光層を挟んだ下部から導出される。前記上部部分電極１２１は、金属導電部材１５によって、第２の金属基板１４に、たとえば、ハンダペーストを載置した後、加熱されることによりハンダ接合されている。また、第１の金属基板１２は、前記上下電極型発光ダイオード１１の下部電極１２７に前記同様に、ハンダ接合されている。
【００３７】
前記金属導電部材１５は、たとえば、短冊状をした金製リボン、あるいは銅の上に金および／または銀メッキが施されたリボン状の金属部材から構成されている。前記金属導電部材１５は、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができるとともに、放熱性が優れているだけでなく、形状を容易に変えることができるため、各電極の接合が容易にできる。
【００３８】
前記発光装置１０は、金属基板１２、１４、および絶縁部材１３の上に反射枠１６が、たとえば、熱硬化性接着剤等により接合されている。前記反射枠１６の前端部には、前記上下電極型発光ダイオード１１の間に空気層を介して蛍光体含有膜体１８が設けられている。前記蛍光体含有膜体１８は、空気層を介して上下電極型発光ダイオード１１から放射される紫外線を白色光に変換することがきるものであるが、所望の色の光を得たい場合、蛍光体を任意に選択することができる。
【００３９】
前記発光装置１０における上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１２１と金属導電部材１５の間、前記金属導電部材１５と金属基板１４の間、前記上下電極型発光ダイオードの下部電極と金属基板１２の間には、ハンダペーストが置かれる。前記ハンダペーストは、たとえば、ハンダ粉末とフラックス等を均一に混合したペースト状の混合剤からなる。その後、前記上下電極型発光ダイオード１１および金属基板１２、１４の上部には、絶縁性および透光性を有し、塗布し易くかつ乾燥し易い無機系コート剤が塗布される。次に、前記発光装置１０における各接合部は、加熱されることにより、前記ハンダペーストが溶融し、その後、冷却により、接合される。前記加熱は、急速にされて、前記ハンダペーストが飛散したとしても、前記無機系コート剤が塗布されているため、前記上下電極型発光ダイオードの電極等をショート状態にすることがない。
【００４０】
前記金属導電部材１５は、１Ａ以上の電流を流しても、焼き切れない厚さのものである。特に、前記金属導電部材１５は、たとえば、短冊状のリボン状金属部材にすることにより、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができだけでなく、通常のワイヤーボンディング等の配線と比較して、面積が広いため、取り付けも容易で、かつ、堅固に接合できる。前記金属導電部材１５は、金製または金または銀メッキとすることにより、前記上下電極型発光ダイオード１１からの光を良好に反射させる。
【００４１】
また、前記金属導電部材１５は、厚さを１５μｍから３５μｍ、好ましくは、２０μｍから３０μｍとすることで、大電流を流すことができるとともに、放熱性を向上させるだけでなく、組立体とした場合の強度も向上させている。本出願人は、前記金属導電部材１５の厚さを１５μｍより薄くした場合、流す電流の量が少なく、放熱効果も少なく、前記厚さを電流容量および放熱効果を考慮した際に、３５μｍより厚くしても、材料が無駄であり、意味がないことが判った。
【００４２】
前記金属導電部材１５は、銅、ニッケル、アルミニウム、あるいはこれらの合金からなり、金、銀の少なくとも１種のメッキが施される。前記メッキは、接合時の濡れ性を向上させる以外に、光を効率良く照射することができるだけでなく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。前記接合部における金および／または銀メッキは、ハンダの濡れ性を向上させるだけでなく、電流の導電性向上、光反射性の３つを同時に達成することができる。また、前記金属導電部材１５は、銅、ニッケル、またはアルミニウム、これらの合金に金または銀をメッキしたもの、あるいは、金および／または銀と前記金属等の積層基板とすることもできる。
【００４３】
図１（ハ）において、上下電極型発光ダイオード１１は、下部電極１２７、ｎ型半導体層１２５、活性層１２４、ｐ型半導体層１２２、上部部分電極１２１、から構成されている。前記上下電極型発光ダイオード１１の大きさは、たとえば、１．０ｍｍ×１．０ｍｍ、０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、あるいは０．３ｍｍ×０．３ｍｍで、厚さ０．１５ｍｍである。
【００４４】
前記反射体１６は、上部に向かって広がるように傾斜した反射部分１６１を有するほぼ筒状体からなる。前記金属基板１２、１４の表面は、たとえば、金および／または銀によってメッキ処理される。前記金属基板１２、１４、および反射体１６は、円形、正方形、長方形、楕円形等、任意に変形することができる。
【００４５】
前記反射体１６は、アルミナ系、アルミナおよびガラスの複合系のセラミック等、あるいは合成樹脂部材とすることができる。なお、前記合成樹脂部材からなる反射体１６は、反射面に金および／または銀のメッキ処理が必要である。また、前記反射体１６は、アルミナ系あるいはアルミナおよびガラスの複合系のセラミックス等の部材からなり、エポキシ樹脂系、ポリイミド樹脂系、ガラス系、ロウ材系の接着剤で前記金属基板１２、１４に接合されている。
【００４６】
前記上下電極型発光ダイオード１１の上部部分電極１２１は、目字状に開口部１２３を有し、この部分から光を効率良く照射する。前記開口部１２３の形状は、目字状以外に、日字状、ロ字状、コ字状等、各種変形が可能である。また、金属導電部材１５は、たとえば、２本とすることができる。前記２本の接続部は、前記上下電極型発光ダイオード１１の側部から発射された光を上方に照射し易いような形状になっている。また、前記金属導電部材１５は、前記上部部分電極１２１および前記金属基板１２と、金、錫系のハンダペーストによって接合される。
【００４７】
前記上下電極型発光ダイオード１１は、青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであり、青色発光ダイオードの場合、青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いることにより、青色発光ダイオードの青色と合わせてほぼ白色光が出るようになっている。また、前記発光素子１２は、紫外線発光ダイオードの場合、紫外線を吸収して青色、緑色、および赤色を発色する蛍光体を含む蛍光膜を用いてほぼ白色を出したり、あるいは紫外線を吸収して青色を発色する蛍光体と、紫外線および前記青色を吸収して緑色と赤色を発色する蛍光体を用いてもほぼ白色光を出すことができる。
【００４８】
前記反射枠１７を設ける場合のセラミックは、絶縁樹脂を成形したもの以外に、アルミナ系セラミックとすることができる。前記アルミナ系セラミックは、反射枠１６の内部に、たとえば、気孔の直径が０．１０μｍから１．２５μｍ、あるいは、気孔率が１０％以上のものが使用された。前記ポーラスセラミックよりなる反射枠１６は、反射膜を形成する必要がないだけでなく、内部表面で乱反射することにより、反射率を向上させることができる。
【実施例２】
【００４９】
図２（イ）および（ロ）は本発明の第二実施例で、（イ）は発光素子をパッケージに組み込んだ状態を説明するための上面電極型発光ダイオードを用いた発光装置の概略断面図、（ロ）は前記発光ダイオードの平面図である。図２（イ）および（ロ）において、上面にｎ型電極およびｐ型電極を有する上面電極型発光ダイオードからなる発光装置２０は、第１の導電膜２３および第２の導電膜２４が形成されているセラミック基板２１と、発光素子２２と、反射枠２７と、前記反射枠２７の上部に設けられている蛍光体含有膜体２８とから少なくとも構成されている。
【００５０】
前記発光素子２２は、第１の電極２２１と、第２の電極２２２とを備えている。前記第１の電極２２１は、中央部から光が照射し易くするために発光素子２２の上部に、図示のように設ける。また、前記第１の電極２２１は、たとえば、図示のような形状に設けることもできる。第２の電極２２２は、図示されていない発光層を挟んだ下部から導出されて面積が小さくなっている。前記第１の電極２２１は、第１の金属導電部材２５によって、第１の導電膜２３に、たとえば、ハンダによって接合されている。また、第２の電極２２２は、第２の金属導電部材２６によって、第２の導電膜２４に接合されている。
【００５１】
前記第１の金属導電部材２５および第２の金属導電部材２６は、たとえば、短冊状をした金製リボン、あるいは金および／または銀メッキが施されたリボン状の金属部材、たとえば、銅から構成されている。第１の金属導電部材２５、および第２の金属導電部材２６は、電気抵抗が少なく、大電流を流すことができるとともに、放熱性が優れているだけでなく、形状を容易に変えることができるため、各電極の接合が容易にできる。
【００５２】
前記セラミック基板２１、第１の導電膜２３、第２の導電膜２４の上には、反射枠２７が熱硬化性接着剤等により接合される。また、前記反射枠２７は、上部に蛍光体含有膜体２８が設けられる。前記蛍光体含有膜体２８は、空気層を介して発光素子２２から放射される紫外線を白色光に変換することがきるものであるが、所望の色の光を得たい場合、蛍光体を任意に選択することができる。
【００５３】
前記第一実施例および第二実施例における発光装置の製造方法は、ハンダペーストを用いてハンダ接合工程の前に調整した無機コート剤を用いて無機コート膜を設ける方法と、ハンダ接合工程の後に前記無機コート剤を用いて無機コート膜を設ける方法がある。前記各実施例により作製された発光装置は、３５０ｍＡの電流を流しながら１０００時間の振動耐久試験において、故障もなく正常に発光し続けた。
【００５４】
比較例として、無機コート膜を設けない発光装置は、同じ電流を同じ時間流して振動耐久試験をしたところ、約３％の点灯不良が発生した。前記点灯不良の原因は、ハンダ接合時に飛び散ったハンダ粒子が発光ダイオードの窒化ガリウム面に馴染みがないため、球状に付着している点にあった。前記球状のハンダ粒子は、前記振動耐久試験中に動き回り、発光ダイオードに短絡が起こっていることが判明した。
【００５５】
ハンダ接合する工程の前に調整した無機コート剤を用いて無機コート膜を設ける実施例では、表面を絶縁体である無機コート膜で覆っているため、比較例のような短絡による不良品が発生しなかった。また、ハンダ接合する工程の後に無機コート膜を設ける実施例では、発光ダイオードの上面の窒化ガリウムに飛び散った粒状のハンダ粒子を無機コート膜で固定してしまうので、比較例のような短絡による不良品が発生しなかった。
【００５６】
次に、本発明に使用する無機系コート剤について説明する。本実施例に使用した無機系コート剤は、透光性、絶縁性、塗布性、乾燥性に優れた無機系保護層からなる。前記無機系コート剤は、たとえば、金属アルコキシド、またはそのオリゴマー成分を含む溶液に硬化剤を配合した溶液からなり、対象物に噴霧し、乾燥または加熱することにより硬化膜を形成することができる。
【００５７】
前記金属アルコキシドを構成する金属は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなどが挙げられるが、金属アルコキシドとしては、Ｓｉで構成されるアルコキシシランが好ましく、そのオリゴマーを用いるのが最も好ましい。アルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシランなどのトリアルコキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシランなどのジアルコキシシラン、トリメチルメトキシシランなどのモノアルコキシシランなどを挙げることができる。
【００５８】
前記物質は、単独または併用して使用することができるが、トリアルコキシシランを５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上用いることが好ましい。アルコキシシランは、希釈剤となる溶剤と、水および加水分解の触媒として酸や金属キレート化合物を混合し、縮重合反応させてオリゴマーを形成して用いるのが好ましい。
【００５９】
希釈剤として用いられる溶剤は、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピルなどのカルボン酸エステル類などを挙げることができる。硬化剤としては、チタン、ジルコニウム、アルミニウムなどの金属アルコキシドの部分キレート化合物が好適に用いられる。
【００６０】
［アルコキシシランを用いたオリゴマーの製造］
アルコキシシランを用いたオリゴマーの製造は、メチルトリエトキシシラン７０モル％、テトラメトキシシラン２５モル％およびジメチルジエトキシシラン５モル％からなるアルコキシシラン１００質量部とエタノール５０質量部の混合溶液に、トリス（アセチルアセトナト）アルミニウム０．０５質量部を添加した。さらに、この溶液に蒸留水１８質量部を攪拌しながら添加し、１日間反応させ、オリゴマー溶液１を得た。
【００６１】
また、アルコキシシランを用いたオリゴマーの製造は、メチルトリエトキシシラン１００質量部とエタノール５０質量部の混合溶液に、トリス（アセチルアセトナト）アルミニウム０．０５質量部を添加した。さらに、この溶液に蒸留水１８質量部を攪拌しながら添加し、１日間反応させ、オリゴマー溶液２を得た。
【００６２】
［硬化剤の製造］
硬化材は、溶剤として５００質量部のイソプロピルアルコールに、ジルコニウムテトラ−ｎ−ブトキシド１００質量部とアセチルアセトン２９質量部とを添加・反応させ、さらに、酢酸９質量部を添加して反応させて、ジルコニウムアルコキシドの部分キレート化合物からなる硬化剤を得た。
【００６３】
［無機コート剤の調整］
無機コート剤は、１００質量部のオリゴマー溶液１に、１０質量部の硬化剤と１００質量部のイソプロピルアルコールを添加して無機コート剤１を調整した。また、無機コート剤は、１００質量部のオリゴマー溶液２に、１０質量部の硬化剤と１００質量部のイソプロピルアルコールを添加して無機コート剤２を調整した。
【００６４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明の発光素子は、実施例として記載された形状以外の公知または周知のものを使用することができる。本発明の蛍光体含有膜体、反射枠、金属基板、あるいはセラミック基板の材質は、公知または周知のものを使用することができる。本発明のハンダ、ハンダペースト、ハンダ粒子は、実質的に同じものを指しており、公知または周知のものが使用される。
【００６５】
本発明は、無機系コート剤の塗布を行なう時期をハンダ接合の前または後にすることができるだけでなく、前記ハンダ接合の前および後の両方に行なうことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】（イ）から（ハ）は本発明の一実施例で、（イ）は発光素子をパッケージに組み込んだ状態を説明するための上下電極型発光ダイオードを用いた発光装置の概略断面図、（ロ）は前記発光装置の平面図、（ハ）は前記上下電極型発光ダイオードの断面図である。（実施例１）
【図２】（イ）および（ロ）は本発明の第二実施例で、（イ）は発光素子をパッケージに組み込んだ状態を説明するための上面電極型発光ダイオードを用いた発光装置の概略断面図、（ロ）は前記発光ダイオードの平面図である。（実施例２）
【図３】（イ）および（ロ）は従来の上下電極型発光ダイオードを説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・発光装置
１１・・・上下電極型発光ダイオード
１２・・・金属基板
１２１・・・上部部分電極
１２２・・・ｐ型半導体層
１２３・・・開口部
１２４・・・活性層
１２７・・・下部電極
１３・・・絶縁部材
１４・・・金属基板
１５・・・金属導電部材
１６・・・反射枠
１６１・・・反射部分
１８・・・蛍光体含有膜体
１９・・・ハンダ
【図１】
2010062240.tif 000003
【図２】
2010062240.tif 000004
【図３】
2010062240.tif 000005