(57)【要約】【課題】幅広い用途に対応でき、しかも単体で白色からの色ずれが少ない発光素子及びそれを用いた発光ダイオードを提供することを目的とする。【解決手段】窒化ガリウム系化合物半導体と、窒化ガリウム系化合物半導体の上面または下面の一方に形成されるｐ電極９及びｎ電極７と、ｐ電極及びｎ電極が外部に露呈するように窒化ガリウム系化合物半導体と一体的に形成され、かつ窒化ガリウム系化合物半導体が発する光に対して補色の関係にある光を発する蛍光物質を含む蛍光膜層１０、１１とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系化合物半導体と、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光する光に対して補色の関係にある光を発する蛍光物質を含む蛍光膜層とを有し、白色発光する発光ダイオードであって、
前記窒化ガリウム系化合物半導体を収納した樹脂ケースと、前記樹脂ケースの表面の少なくとも一部にスクリーン印刷法によって形成した前記蛍光膜層とを有することを特徴とした発光ダイオード。
【請求項２】
前記蛍光体膜層を形成した前記樹脂ケースの表面が平面形状であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記樹脂ケースが矩形であり、前記樹脂ケースの少なくとも一面に蛍光体膜層があることを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記蛍光体膜層の厚さが一定であることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記蛍光体膜層は透光性のバインダーを主材とする樹脂中に蛍光物質が一定の分布になるように分散していることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単体で白色発光できる発光素子及びこの発光素子を用いた発光ダイオードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、単一の発光素子を有し、単体で白色発光できる発光ダイオードに対する需要が増進している。
【０００３】
そして、白色発光する発光ダイオードを構成できる技術として、特許文献１記載の第１技術と、特許文献２記載の第２技術とが、知られている。
【特許文献１】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献２】特開平７−９９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このうち、第１技術では、窒化ガリウム系化合物半導体からなり、青色ないし黄緑色に発光する発光素子を、樹脂モールドで包囲している。また、発光素子によって励起されて蛍光を発する蛍光物質を、この樹脂モールド中全体に、均等に存在させたものである。
【０００５】
しかしながら、このような構成では、発光ダイオードを消灯させておきたい場合に、当該発光ダイオードに、外部光（例えば、当該発光ダイオードの周囲にある別の発光ダイオードの光など）が入射すると、樹脂モールド中の蛍光物質は、樹脂モールドの周辺部分にも存在しているので、この蛍光物質が励起されて、意に反する発光が起こってしまう。
【０００６】
また、第２技術では、上述と同種の発光素子を用いている。そして、この発光素子が実装される基板として、発光素子を収納できる凹部（カップ）を有するリードフレームを使用する。
【０００７】
さらに、樹脂モールドを形成する前に、凹部内の発光素子の上から、蛍光物質を含む第１の樹脂を、ディスペンサなどを用いて塗布し、この第１の樹脂を硬化させている。
【０００８】
しかる後、第１の樹脂を含めて、発光素子及びリードフレームの周囲を樹脂モールドで包囲している。
【０００９】
なるほど、このようにすれば、蛍光物質は、発光ダイオードの中心付近（発光素子の周囲）のみに存在するから、外部光による不要な発光が発生しにくいと思われる。
【００１０】
しかしながら、基板として、凹部を有する特別な種類のものを採用せざるを得ない。その理由は、次のようになる。
【００１１】
第１の樹脂は、塗布時に、流動性を有している。したがって、少なくとも第１の樹脂が硬化するまでは、塗布された第１の樹脂を塗布された量のまま、発光素子の近傍から外れないように、凹部で保持する必要があるからである。
【００１２】
したがって、この発光ダイオードは、使用できる基板の品種が限定されてしまい、幅広い用途に対応することができない。
【００１３】
加えて、第１の樹脂は、ディスペンサなどで塗布されるのであるから、塗布量のコントロールが難しく、発光素子の発する光と蛍光物質の量とがアンバランスになることもある。したがって、発光ダイオードから放出される光が、予定する白色から他の色にずれやすい。
【００１４】
そこで本発明は、幅広い用途に対応でき、しかも単体で白色からの色ずれが少ない発光素子及びそれを用いた発光ダイオード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】
【００１５】
本発明の発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体と、窒化ガリウム系化合物半導体の上面または下面の一方に形成されるｐ電極及びｎ電極と、ｐ電極及びｎ電極が外部に露呈するように窒化ガリウム系化合物半導体と一体的に形成され、かつ窒化ガリウム系化合物半導体が発する光に対して補色の関係にある光を発する蛍光物質を含む蛍光膜層とを備えている。
【００１６】
また本発明の発光ダイオードは、発光素子と、発光素子が搭載されるとともに、ｐ電極とｎ電極が電気的に接続される基板と、基板と発光素子を包囲する樹脂ケースとを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、スクリーン印刷によって正確な量の樹脂で蛍光膜層を形成するので、正確な白色発光する発光ダイオードを容易に構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
請求項１記載の発光ダイオードは、窒化ガリウム系化合物半導体と、前記窒化ガリウム系化合物半導体の発光する光に対して補色の関係にある光を発する蛍光物質を含む蛍光膜層とを有し、白色発光する発光ダイオードであって、前記窒化ガリウム系化合物半導体を収納した樹脂ケースと、前記樹脂ケースの表面の少なくとも一部にスクリーン印刷法によって形成した前記蛍光膜層とを有している。
【００１９】
（実施の形態）
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
まず、図１、図２を用いて、発光素子Ｃの製造プロセスを説明する。
【００２１】
はじめに、エピ成長工程を行う。即ち、サファイア基板１の上面に、ＧａＮバッファ層２を形成する。さらに、ｎ型ＧａＮ層３、ＩｎＧａＮ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６を順に積層してゆき、ダブルヘテロ構造を構成する。
【００２２】
次に、フォトリソグラフィーやスパッタリングなどによる電極形成工程を行う。
【００２３】
まず、ｎ型ＧａＮ層３、ＩｎＧａＮ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＮ層５、ｐ型ＧａＮ層６をエッチングして、ｎ型ＧａＮ層３とｐ型ＧａＮ層６を上方に露呈させる。
【００２４】
そして、ｎ型ＧａＮ層３上にｎ電極７を形成し、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極９を形成する。なお本形態では、ｎ電極７とｐ電極９とは、発光素子Ｃの上面側に位置している。また、ｎ電極７をＴｉとＡｌから、ｐ電極９をＮｉとＡｕから構成した。このようにすると、ワイヤボンディング中の接合性が良好となる。
【００２５】
勿論、発光素子Ｃと基板との接続は、ワイヤボンディング法に限定されるものではなく、バンプ法など他の工法によってもよい。
【００２６】
さらに、この電極形成工程中で、次のように、蛍光膜層を形成する。即ち、サファイア基板１の下面上に第１蛍光膜層１０を形成し、ｐ型ＧａＮ層６とｎ型ＧａＮ層３との上に第２蛍光膜層１１を形成する。そして、適当なレジストなどを用いて、図１に示すように、ｎ電極７とｐ電極９とが外部に露呈するようにする。
【００２７】
これら蛍光膜層１０、１１は、片方のみ形成してもよいし、両方形成してもよい。どのように構成するかは、発光素子Ｃとしての発光色（白色）のバランスを考慮して決定する。勿論、第１蛍光膜層１０のみを形成する方が、両電極７、９を露呈させるために蛍光膜の除去を行う必要がないから、より好ましい。
【００２８】
これら蛍光膜層１０、１１は、エポキシ樹脂またはポリイミドなどの透光性のバインダーを主材とし、主材中には、蛍光膜層が無い状態での発光素子Ｃの発光色（青色）に対して補色の関係にある蛍光色を呈する蛍光物質が、一定の分布になるように分散している。
【００２９】
そして、これら蛍光膜層１０、１１は、スピナーで塗布して硬化させるものである。したがって、ディスペンサなどで滴下するような場合と比べると、量のコントロールが格段に容易であって、厚さＨ１、Ｈ２を正確に規定できる。このため、蛍光物質の量と、蛍光膜層がない状態での発光素子Ｃの発色とのバランスを厳格にとることができ、発光素子Ｃ単体で色ずれが少なく正確な白色発光ができる。
【００３０】
また、厚さＨ１、Ｈ２が正確であり、第１蛍光膜層１０の下面（発光素子Ｃの外面）をフラットにできる。したがって、どのような基板であっても、簡単に実装でき、広範な用途に対応できる。
【００３１】
例えば、図３（ａ）のように、プリント基板に表面実装されるチップ型発光ダイオードの基板１２（凹凸が無く平坦）にも実装できる。また、図３（ｂ）のように、砲弾型発光ダイオードに頻繁に用いられるカップ（凹部）１４を備えた基板としてのリードフレームにも実装できる。なお、１５はカップ１４に対面する他方のリードである。
【００３２】
このように基板１２、１３に発光素子Ｃを搭載したら、ｐ電極９とｎ電極７を基板１２に電気的に接続する。そして、通常の発光ダイオード（チップ型または砲弾型）と同様に、蛍光物質を含む樹脂の塗布などを行うことなく、基板１２、１３と発光素子Ｃを透光性を備えた樹脂ケースで包囲して、白色の発光ダイオードとするものである。
【００３３】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の代替技術を紹介する。このものは、図２において、蛍光膜層１０、１１がない発光素子Ｃ（単なる青色の発光素子）しか入手できないときに好適である。
【００３４】
図４には、チップ型発光ダイオードに関する技術を示している。即ち、図４（ａ）に示すように、治具１６に複数のポケット１７を設け、それぞれのポケット１７に青色の発光素子を収納した矩形の樹脂ケース１８をセットする。
【００３５】
次に、樹脂ケース１８の上面に位置するパターン孔１９を備えたマスク２０を治具１６上に重ねる。そして、マスク２０上で、スキージ２１を矢印Ｎ１方向にスライドさせ、パターン孔１９を介して上述の蛍光膜層１０、１１と同様の樹脂２２を樹脂ケース１８の上面に塗布する。
【００３６】
このようにスクリーン印刷法によって、パターン孔１９の平面形状と厚さは一定であるから、ディスペンサで樹脂２２を滴下するよりも、正確な量だけ樹脂２２を塗布できる。
【００３７】
そして、塗布が済んだら、樹脂２２を硬化させて、図４（ｂ）に示すように、樹脂ケース１８の上面上に、樹脂２２の層を形成するものである。
【００３８】
このようにすれば、樹脂ケース１８をプリント基板上に表面実装することができ、見かけ上白色発光するチップ型発光ダイオードとして使用できる。
【００３９】
図５には、砲弾型発光ダイオードに関する技術を示している。この例では、図５（ａ）に示すように、樹脂２２と同様の樹脂を用いてすり鉢状のキャップ２３を形成しておく。
【００４０】
そして、このキャップ２３を図示しているように、天地逆転した状態で保持し、キャップ２３内に透光性を有する充填樹脂２４を流し込む。
【００４１】
一方、図５（ｂ）のように、単なる青色の発光素子Ｄをリードフレームに搭載して電気的に接続しておく。
【００４２】
そして、硬化する前の充填樹脂２４の中に発光素子Ｄなどを入れ、硬化させて砲弾型発光ダイオードとするものである（図５（ｃ））。なお、キャップ２３は充填樹脂２４の硬化後、樹脂ケースを構成することとなる。
【００４３】
このようにすれば、砲弾型発光ダイオードのリードを回路基板に挿入し半田付けすることができ、見かけ上白色発光する砲弾型発光ダイオードとして使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかる発光ダイオードは、白色発光できる発光ダイオードとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態における発光素子の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における発光素子の実装状態説明図、（ｂ）本発明の一実施の形態における発光素子の実装状態説明図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における発光ダイオードの製造工程説明図、（ｂ）本発明の一実施の形態における発光ダイオードの製造工程説明図
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態における発光ダイオードの製造工程説明図、（ｂ）本発明の一実施の形態における発光ダイオードの製造工程説明図、（ｃ）本発明の一実施の形態における発光ダイオードの製造工程説明図
【符号の説明】
【００４６】
Ｃ  発光素子
７  ｎ電極
９  ｐ電極
１０  第１蛍光膜層
１１  第２蛍光膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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