(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部を有する基体と、該基体底面上に配置されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上にＬＥＤチップからの可視光をより長波長の光に変換する蛍光体を含有する封止部材とを有し、前記ＬＥＤチップからの可視光と蛍光体からの蛍光との混色光である白色系が発光可能な発光ダイオードの形成方法であって、
前記凹部は少なくとも２段状であってＬＥＤチップが配置され該ＬＥＤチップから放出される光を絞り込み色調むら、発光むらを抑制する下段凹部と封止部材の形状を均一にする縁部分を備えてなる上段凹部からなり且つ、前記下段凹部及び下段凹部上面を超え上段の凹部内に前記蛍光体を含有する封止部材が到達するように該封止部材の流し込み量を設定してなる白色系が発光可能な発光ダイオードの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッケージ内に配置したＬＥＤチップを蛍光体を利用して封止してなる発光ダイオードおよびその形成方法に係わり、特に、発光ダイオードの発光方位、蛍光体量の製造過程における変化などによる色調むらや発光むらをより少なくするために改善した発光ダイオードの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも呼ぶ。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子であるため球切れなどの心配がない。初期駆動特性が優れ、振動やＯＮ／ＯＦＦ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。そのため各種インジケータや種々の光源として利用されている。しかしながら、ＬＥＤは優れた単色性ピーク波長を有するが故に効率を向上させようとすると白色系などの混色発光を行うことができない。そこで、本願出願人は、青色発光ダイオードと蛍光体により、青色発光ダイオードからの発光を蛍光体によって色変換させる発光ダイオードを開発した。蛍光体を利用した発光ダイオードはその特性ゆえに色むらや輝度むらが発生しやすい傾向にある。
【０００３】
具体的には、青色ＬＥＤチップからの光と、その光を吸収してより長波長の蛍光を出す蛍光体からの光、との混色光を発光させる発光ダイオードなのであるが、この場合、青色ＬＥＤチップの光が多すぎても、蛍光体からの光が多すぎても混色光は色むらなどが生ずる。特に、ＬＥＤチップ上に蛍光体を配置させる場合、蛍光体を透過する青色ＬＥＤチップの光の行路長が部分によって違うと、発光観測面上の部分的な色むらが生ずることとなる。
【０００４】
このような部分的な色むらを解消し、所望の指向角を得るために本出願人は、特開平１０−１０７３２５号公報に記載された発光ダイオードを開発した。図３に示す如き、ＬＥＤチップからの光路長差が小さくなるようカップの底面に、さらに窪みを形成させる。カップ内部よりも狭い窪み内にＬＥＤチップとこのＬＥＤチップを被覆する蛍光体含有の樹脂を流し込むことによって、窪みから放出されるＬＥＤチップからの光の行路長差を小さくさせる。これによって、ＬＥＤチップから放出された光が蛍光体含有の樹脂中を透過する距離の差が小さくなり、実質的に均質な発光とすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体を利用した発光ダイオードの使用分野の広がりと共に複数個同時に使用されるなど、より色むらや輝度むらに対して厳しい条件が課せられる現在においては十分ではなく更なる改良が求められている。特に、人間の色調感覚は、白色において特に敏感である。そのため、わずかな色調差でも赤ぽい白、緑色ぽい白、黄色っぽい白等と感じる。更に、この様な色むらなどは見ばえばかりでなくセンサーなど特定用途に合わせて色調などを選択して形成させた発光ダイオードにおいては、使用できなくなる場合もある。そのため、歩留まりが大きく低下することとなる。本出願人は上記問題を解決してより色調むら、輝度むらの少ない発光ダイオードを歩留まりよく形成させることができる発光ダイオードの形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本願発明は、表面に凹部を有する基体と、基体底面上に配置されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップ上にＬＥＤチップからの可視光をより長波長の光に変換する蛍光体を含有する封止部材とを有し、ＬＥＤチップからの可視光と蛍光体からの蛍光との混色光である白色系が発光可能な発光ダイオードの形成方法であって、凹部は少なくとも２段状であってＬＥＤチップが配置されＬＥＤチップから放出される光を絞り込み色調むら、発光むらを抑制する下段凹部と封止部材の形状を均一にする縁部分を備えてなる上段凹部からなり且つ、下段凹部及び下段凹部上面を超え上段の凹部内に蛍光体を含有する封止部材が到達するように封止部材の流し込み量を設定してなる白色系が発光可能な発光ダイオードの形成方法に係わるものである。
【０００７】
これによって、蛍光体が含有された樹脂の流し込みの不均一によって生ずる、色調むらなどを低減させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者は種々の実験の結果、蛍光体を有するモールド部材をＬＥＤチップを配置させたカップ内に特定量形成させることにより、発光ダイオードの色調むらを改善し歩留まりの高い発光ダイオードとできることを見出し、本発明を成すに到った。
【０００９】
本発明と比較のために示す発光ダイオードの部分拡大図、図２（Ａ）の如く、ＬＥＤチップから放出された発光が蛍光体を透過する距離は、蛍光放射によりその光路長に差が生ずることになり、蛍光体により変換される光量が異なる。特に、ＬＥＤチップから放出させる光を絞り込み色調むらや発光むらを抑制すべく、カップ内部に窪みを設けその窪み内にＬＥＤチップ及び蛍光体含有の樹脂を形成させた場合、製造条件の経時的変化に伴う蛍光体量の変動がＬＥＤチップから放出される光の行路長に顕著に影響する。特に、蛍光体を含有させた樹脂を細管から窪み内に流し込む場合は、約０．５μｌ程度の極めて少量であり、その量を調整しながら量産性よく形成させることは極めて難しい。また、細管中を蛍光体含有の樹脂で流すためには樹脂は３０００ＣＰＳ程度の比較的低粘度のものを利用しなければならない。しかしながら、連続的に量産させている設備の中においては最初に用いられた蛍光体含有樹脂と、量産中において時間的に経過した後の蛍光体含有樹脂とにおいてはその粘度が微妙に異なる。そのため、同様に発光ダイオードを形成させたとしても、初めに形成された発光ダイオードに用いられた蛍光体含有樹脂と、後に形成されたものに用いられた蛍光体含有樹脂と、の量が異なることとなる。このような蛍光体含有樹脂の量の差は、窪みが小さいゆえに、ＬＥＤチップから放出される光が樹脂中を透過する距離に顕著な差を生じさせてしまう。そこで、今度は正確に蛍光体量を調整しようとすると量産性が低下してしまい、つまりは、これまでは発光ダイオードの色のばらつき低減と量産性とは、トードオフの関係にあった。特に上述の如く、色のばらつきの低減を優先させることは極めて困難であった。
【００１０】
本発明は、図２（Ｂ）の断面図でも示すとおり、パッケージ内部のＬＥＤチップを搭載させる凹部の上部に、例えば外側へと向かって広がる縁部分を設け、即ち少なくとも２段状の凹部を有する発光ダイオードにおいて、その広がった部分即ち上段の凹部内に蛍光体含有樹脂が到達するように、該樹脂の流し込み量を設定させる。これによって、蛍光体含有の樹脂量が変動したとしても、該上段凹部のような比較的体積の大きいカップ内では、図２（Ａ）に見られるような比較的体積の小さい窪み内よりも樹脂厚の変動が少ない。
【００１１】
というのは具体的には、図２（Ａ）、（Ｂ）において、それぞれの樹脂注入設定値▲１▼、▲４▼から両者ともに同体積の樹脂量の増減があった場合を考えると分かりやすい。まず同体積の樹脂量が増加してしまった場合、図２（Ａ）では樹脂表面が▲２▼まで達し、図２（Ｂ）では▲５▼までしか達しなかった。次に同体積の樹脂量が減少してしまった場合、図２（Ａ）では樹脂表面は▲３▼まで下がり、図２（Ｂ）では▲６▼までしか下がらなかった。このように図２にみられる如く、同じだけの体積の樹脂が変動したのにも関わらず、それによる樹脂表面位置の上下への変動は図２（Ｂ）の方が小さい。即ち樹脂厚の変動が小さくてすむ。結果として、ＬＥＤチップから放出された光の行路長差の変動が少なく、所望の色調を持った発光ダイオードを歩留まりよく形成させることができる。
【００１２】
本発明による具体的な発光ダイオードの一例として、チップタイプＬＥＤを図１に示す。チップタイプＬＥＤの筐体内は、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤチップが配される下段凹部と、封止樹脂の形状を均一にする縁部分を備え、即ち２段状凹部を形成したパッケージとなっている。下段凹部の内部にはＬＥＤチップをエポキシ樹脂などを用いて固定させてある。導電性ワイヤーとして金線を用い、ＬＥＤチップの各電極と筐体に設けられた各電極とをそれぞれ電気的に接続させてある。（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体をエポキシ樹脂中に混合分散させたものをＬＥＤチップが配された下部凹部に流し込み硬化形成させる。蛍光体含有の樹脂は下段凹部よりも多い量を流し込むように設定させてある。このような発光ダイオードに電力を供給させることによってＬＥＤチップを発光させる。ＬＥＤチップからの発光と、その発光によって励起された蛍光体からの発光光との混色により白色系などが発光可能な発光ダイオードを量産性よく形成させることができる。
【００１３】
以下、さらに具体的に本発明の発光ダイオードの形成方法について詳述するが、これのみに限られないことはいうまでもない。
発光素子として主発光ピークが４７０ｎｍのＧａＩｎＮ半導体を用いた。ＬＥＤ素子は、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。ドーパントガスとしてＳｉＨ４とＣｐ２Ｍｇと、を切り替えることによってｎ型導電性を有する窒化ガリウム系半導体とｐ型導電性を有する窒化ガリウム系半導体を形成しｐｎ接合を形成させた。（なお、ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。）
エッチングによりｐｎ各半導体表面を露出させた後、スパッタリング法により各電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子として２５０μｍ角のＬＥＤ素子を形成させた。
【００１４】
一方、金型内にリード電極となる金属片を配置させた後、液晶ポリマーを注入させインサート形成し、冷却後金型から取り出すことによりパッケージ部材を形成させた。該パッケージは、中央部に開口部が設けられており、該開口部底面にはさらに、ＬＥＤ素子及びモールド封止部材を収納する凹部を設けた。つまり凹部が２段状に形成されている。下段凹部内には、ＬＥＤ素子をエポキシ樹脂でダイボンディングした。ＬＥＤ素子の各電極と外部電極とをそれぞれ金線でワイヤーボンディングし電気的導通を取った。
【００１５】
また、モールド部材に含ませる蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させた。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中１４００°Ｃの温度で３時間焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させた。
【００１６】
形成された（Ｙ０．４Ｇｄ０．６）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体８０重量部、透光性エポキシ樹脂１００重量部をよく混合して封止部材とした。封止部材を細管からＬＥＤ素子が配置されたパッケージ内の２段状の凹部内に注入させた。注入量は最下段の凹部内を十分に満たすと共にその上の段に当たる凹部まで満たすように設定させてある。モールド封止部材は、注入後１５０℃５時間にて硬化させ、図１の如き発光ダイオードを形成させた。
【００１７】
次に、図１に基づいて本発明の発光ダイオードの各構成部材について詳述する。
（凹部１１、１５）
本発明による少なくとも２段状である凹部のうち、下段凹部１１はＬＥＤ素子１２を収納させるためのものであり、上段凹部１５は注入されたモールド封止部材の形状を均一化し、かつ該封止部材の注入量の変化による樹脂厚を低減させる。こうしてＬＥＤ素子１２からの光の行路長差を低減させ、ＬＥＤ素子１２からの光と蛍光体からの光とを十分混色させられるのである。即ち、ＬＥＤ素子１２の光が蛍光体によって変換される光の行路長差が実質的に少ない、或いは極めて小さいものとできる。
【００１８】
ＬＥＤ素子１２と下段凹部１１との接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。ＬＥＤ素子と凹部１１との接続部は、ＬＥＤ素子から放出された光や紫外線などが蛍光体などによっても反射され凹部１１内においても特に高密度になる。そのため、接続部の樹脂劣化による黄変などにより発光効率が低下することが考えられる。このような接続部の劣化防止のために、紫外線などによる劣化を防ぐ、或いは紫外線吸収を少なくする目的でガラスや紫外線吸収剤を含有させた樹脂などを使用することがより好ましい。
【００１９】
さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにＬＥＤ素子が配置される下段凹部１１と、上段凹部１５の表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。該凹部の材料として具体的には、反射率の高い銀や金をメッキさせたもの、銅、鉄入り銅、錫入り銅、アルミ合金、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
【００２０】
（蛍光体）
次に、凹部１１、１５内に充填された封止部材に含まれる蛍光体について述べる。本発明に用いられる蛍光体としては、少なくとも半導体発光層から発光された可視光で励起されて発光する蛍光体をいう。窒化ガリウム系化合物半導体を用いたＬＥＤ素子１２から発光した光と、蛍光体から発光する光が補色関係などにある場合やＬＥＤ素子１２からの光とそれによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合、ＬＥＤ素子からの発光と、蛍光体からの発光と、を混色表示させると白色系の発光色表示を行うことができる。そのため発光ダイオードの外部には、ＬＥＤ素子１２からの発光と蛍光体からの発光とがモールド封止部材を透過する必要がある。蛍光体と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより、白色を含め電球色など任意の色調を提供することができる。
【００２１】
半導体発光層によって励起される蛍光体は、無機蛍光体、有機蛍光体、蛍光染料、蛍光顔料など種々のものが挙げられる。具体的な蛍光体としては、ペリレン系の誘導体や（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、ＲＥは、Ｙ，Ｇｄ，Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）などが挙げられる。蛍光体として特に（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅを用いた場合には、ＬＥＤ素子と接する或いは近接して配置され、放射照度として（Ｅｅ）＝３Ｗ・ｃｍ−２以上１０Ｗ・ｃｍ−２以下においても高効率に十分な耐光性を有する発光ダイオードとすることができる。
【００２２】
（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが４７０ｎｍ付近などにさせることができる。また、発光ピークも５３０ｎｍ付近にあり７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。しかも、組成のＡｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。
【００２３】
また、窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤ素子と、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体（ＹＡＧ）に希土類元素のサマリウム（Ｓｍ）を含有させた蛍光体と、を有する発光ダイオードについては、さらに光効率を向上させることもできる。
このような蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を、蓚酸で共沈し、それを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【００２４】
（Ｙ１−ｐ−ｑ−ｒＧｄｐＣｅｑＳｍｒ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体は、結晶中にＧｄを含有することにより、特に４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。ガドリニウムの含有量の増加により、発光ピーク波長が、５３０ｎｍから５７０ｎｍまで長波長に移動し、全体の発光波長も長波長側にシフトする。赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるの発光輝度は徐々に低下する。したがって、ｐは０．８以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましい。さらに好ましくは０．６以下である。
【００２５】
Ｓｍを含有する（Ｙ１−ｐ−ｑ−ｒＧｄｐＣｅｑＳｍｒ）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体は、Ｇｄの含有量の増加にかかわらず温度特性の低下が少ない。このようにＳｍを含有させることにより、高温度における蛍光体の発光輝度は大幅に改善される。その改善される程度はＧｄの含有量が高くなるほど大きくなる。すなわち、Ｇｄを増加して蛍光体の発光色調に赤みを付与した組成ほどＳｍの含有による温度特性改善に効果的であることが分かった。（なお、ここでの温度特性とは、４５０ｎｍの青色光による常温（２５°Ｃ）における励起発光輝度に対する、同蛍光体の高温（２００°Ｃ）における発光輝度の相対値（％）で表している。）
Ｓｍの含有量は０．０００３≦ｒ≦０．０８の範囲で温度特性が６０％以上となり好ましい。この範囲よりｒが小さいと、温度特性改良の効果が小さくなる。また、この範囲よりｒが大きくなると温度特性は逆に低下してくる。０．０００７≦ｒ≦０．０２の範囲では温度特性は８０％以上となり最も好ましい。
【００２６】
Ｃｅは０．００３≦ｑ≦０．２の範囲で相対発光輝度が７０％以上となる。ｑが０．００３以下では、Ｃｅによるの励起発光中心の数が減少することで輝度低下し、逆に、０．２より大きくなると濃度消光が生ずる。具体的には、（Ｙ０．３９Ｇｄ０．５７Ｃｅ０．０３Ｓｍ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２蛍光体等が挙げられる。
本発明の発光ダイオードにおいて、蛍光体は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体を混合させてＲＧＢの波長成分を増やすことができる。これに、カラーフィルターを用いることによりフルカラー液晶表示装置用としても利用できる。
【００２７】
（ＬＥＤ素子１２）
本発明に用いられるＬＥＤ素子１２とは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長な光、を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体などが挙げられる。発光素子であるＬＥＤ素子は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００２８】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させる。窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。
【００２９】
窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。エッチングなどによりｐ型半導体及びｎ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。
【００３０】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤ素子１２を形成させることができる。
【００３１】
本発明の発光ダイオードにおいて白色系を発光させる場合は、蛍光体との補色等を考慮して発光素子の主発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。ＬＥＤ素子と蛍光体との効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００３２】
（導電性ワイヤー１３）
導電性ワイヤー１３としては、ＬＥＤ素子１２の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／ｃｍ２／ｃｍ／℃以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／ｃｍ２／ｃｍ／℃以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。
【００３３】
（モールド封止部材）
凹部１１、１５に充填するモールド部材は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤ素子１２、導電性ワイヤー１３などを外部から保護するためである。モールド部材は、各種樹脂や硝子などを用いて形成させることができる。またその充填量は、色調むら、輝度むらの少ない発光ダイオードとするため、少なくともパッケージ内の下段凹部上面を超える量に、予め設定されている。
【００３４】
モールド部材の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、モールド部材に拡散剤を含有させることによってＬＥＤ素子からの指向性を緩和させ視野角を増やすこともできる。拡散剤の具体的材料としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
【００３５】
（リード電極１４）
リード電極としては、凹部内に配置されたＬＥＤ素子をパッケージ外部と電気的に接続させるものであるため、電気伝導性に優れたものが好ましい。具体的材料としては、ニッケル等のメタライズあるいはリン青銅等の電気良導体を挙げることができる。またこのような材料の表面に銀あるいは金等の平滑なメッキを施し、電極部材であると共にＬＥＤ素子からの光を効率よく外部に放出させるように、その表面を光反射部材として利用することもできる。
【００３６】
以下、本発明による発光ダイオードの効果を確認するため、図３の如き発光ダイオードを形成させ、本発明による発光ダイオードとの比較実験を行った。
図３の発光ダイオードは、蛍光体含有の樹脂注入量の設定値を２段の凹部における最下段表面に設定した以外は、本発明のものと同様にして形成させた。こうして形成させた発光ダイオード１２００個と、本発明による発光ダイオード１２００個との光色のばらつきを観測した。本発明の方法において形成された各発光ダイオードの許容範囲内のばらつきは、図３の各発光ダイオードの約２１％にも満たなかった。
【００３７】
図３の発光ダイオード１２００個のうち、特に光色のばらつきが目立ったものを調べたところ、蛍光体含有の樹脂が２段状の凹部における下段凹部３１の表面よりも下であった。１２００個の量産を行ったために樹脂注入量の設定値を制御しきれなかったためである。設定値よりも樹脂量が増えてしまった場合には、図３の発光ダイオードでも本発明のものと同等の効果を発揮するが、このように少なくなってしまった場合には、図３のものでは２段状凹部３１、３５を設けた効果がなくなってくる。
【００３８】
一方、本発明の発光ダイオードのように、少なくとも２段状の凹部を設け、かつ注入樹脂量の設定値を予め下段凹部を超える量に設定しておけば、注入樹脂量に多少ばらつきが起こって樹脂量が少なくなってしまった場合でも、下段凹部表面よりも樹脂が下回るということがなるべく避けられるので、図３の発光ダイオードにみられるような問題は極力回避できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の、少なくとも２段状の凹部を設け、かつ蛍光体含有の樹脂注入量を下段凹部上面を超える量に設定させた発光ダイオードとすることにより、蛍光体を含んだ封止部材の注入量が多少増減しても、色調ずれ、色むら、輝度むらが極めて少ない発光ダイオードを量産性よく形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の発光ダイオード例であるチップタイプＬＥＤの模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の効果を説明するための模式図であり、図２（Ａ）は、比較のために示した発光ダイオードの部分拡大図である。図２（Ｂ）は、２段状凹部を有する本発明の発光ダイオードの部分拡大図である。
【図３】図３は、本発明と比較のために示す発光ダイオードの模式的断面図である。
【符号の説明】
１１、３１・・・段状凹部のうち、下段凹部
１２、３２・・・ＬＥＤ素子
１３、３３・・・導電性ワイヤー
１４、３４・・・リード電極
１５、３５・・・段状凹部のうち、上段凹部
【図１】
0003604298.tif 000002
【図２】
0003604298.tif 000003
【図３】
0003604298.tif 000004