(57)【要約】【課題】本発明は、新規金型の作成に費やす時間及び投資を必要としなで所望する指向特性の発光ダイオードを容易に実現するものである。【解決手段】プリント回路基板３０上に実装されたＬＥＤチップ７がエポキシ樹脂１０で封止されており、エポキシ樹脂１０のＬＥＤチップ７と対向する光出射面１１は平面形状に形成され、該光出射面１１とＬＥＤチップ７の光軸とが交差する近傍には円板形状の反射シート１２が該反射シート１２の表面をエポキシ樹脂１０の光出射面１１と略面一にした状態でエポキシ樹脂１０内に埋設されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に実装された発光ダイオードチップを透光性樹脂によって樹脂封止した発光ダイオードであって、前記発光ダイオードチップと対抗する位置の前記透光性樹脂内に埋設体が埋設されており、前記埋設体が外部に対する光出射面の一部又は全面或いは前記透光性樹脂内への内部反射面の一部又は全面を形成していることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＡ樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂からなる群の中から選ばれた１つ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。
【請求項３】
前記埋設体は、反射体、光拡散体、波長変換体、光拡散材と波長変換材とを混合させた光拡散波長変換体、プリズム体からなる群の中から選ばれた１つであることを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記反射体は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄの金属からなる群、及び、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ２、ＣａＦ２の誘電体多層膜からなる群の中から選ばれた１つによって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記波長変換体及び前記波長変換材は、少なくとも１種類以上のＹＡＧ系蛍光体によって構成されていることを特徴とする請求項３又は４の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記プリズム体は、断面略三角形状の複数の凸部が配列された構成であることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記キャビティ内に充填した透光性樹脂が硬化する前に、前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを、前記埋設体の上面と前記透光性樹脂の表面とを略面一又は前記埋設体の上面が前記透光性樹脂の表面から突出した状態で前記表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記透光性樹脂を硬化する工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がして前記透光性樹脂内に前記埋設体を埋設した状態を形成する工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを、前記埋設体が前記キャビティ内に位置するように前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止し、且つ前記埋設体の上面と前記透光性樹脂の表面とを略面一又は前記埋設体の上面が前記透光性樹脂の表面から突出した状態で前記埋設体を前記透光性樹脂内に埋設する工程と、
前記前記透光性樹脂を硬化させる工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がして前記透光性樹脂内に前記埋設体を埋設した状態を形成する工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を、一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項９】
基台上に実装された発光ダイオードチップを透光性樹脂によって樹脂封止した発光ダイオードであって、前記発光ダイオードチップを封止する透光性樹脂を前記発光ダイオードチップの光軸を含む平面で切ったときの少なくとも１つの断面形状を構成する少なくとも一辺が、前記発光ダイオードチップの光軸に対して前記発光ダイオードチップの出射方向に開いた直線又は曲線であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１０】
基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記キャビティ内に充填した透光性樹脂が硬化する前に、表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記透光性樹脂を硬化する工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がす工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１１】
基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記前記透光性樹脂を硬化させる工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がす工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を、一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用光源或いは表示用光源として使用される発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（以降、ＬＥＤと記す）は、現在では携帯電話、ＰＤＡなどの小型機器を構成する液晶やテンキー等の照明用光源、カメラ付携帯電話の補助光源やストロボ用光源、車載用機器の各種インジケータ用光源、非常灯等の一般照明機器用光源、情報表示板等の表示機器用光源等として使用されている。
【０００３】
また、各種機器の低価格化の要求に応じて機器に内蔵される電子部品搭載基板においても低価格化への対応策が講じられている。例えば、配線パターンをプリント基板の一方の面にのみ形成した片面基板を採用することによって、搭載部品を基板の片面に集約して配置した電子機器搭載基板を構築している。
【０００４】
その際、ＬＥＤが表面実装型であれば、同一基板上に他の電子部品と混在して搭載することができるため、機器の低コスト化に寄与することが可能となるものである。
【０００５】
ところで、この種のＬＥＤとしては、例えば、図１５に示す構造のものが知られている。それは、ガラスエポキシ等の絶縁部材からなる基板５０の表面に、対向する一対の電極パターン（ダイボンディング電極パターン５１及びワイヤボンディング電極パターン５２）が形成されており、各電極パターン５１、５２は基板５０の表面側の縁部から側面側を経て裏面側に回り込んだ状態に形成されている。
【０００６】
また、基板５０の表面側に対向して形成された一対の電極パターン５１、５２に挟まれた基板５０の中央部には開口部を有する凹部５３が形成され、凹部５２の底面に形成されたダイボンディングパッド５４と基板５０の表面側の縁部に形成された一対の電極パターン５１、５２のうちの一方のダイボンディング電極パターン５１とが該ダイボンディング電極パターン５１から延びた延長電極パターン５５を介して接続されている。
【０００７】
そして、上記基板５０に形成された凹部５３底面のダイボンディングパッド５４上に導電性接着剤を介してＬＥＤチップ５６を搭載し、ＬＥＤチップ５６の下側電極と凹部５３底面に形成されたダイボンディングパッド５４とが電気的に導通されている。ＬＥＤチップ５６の上側電極はボンディングワイヤ５７を介してワイヤボンディング電極パターン５２に接続され、ＬＥＤチップ５６の上側電極とワイヤボンディング電極パターン５２とが電気的に導通されている。
【０００８】
更に、ＬＥＤチップ５６及びボンディングワイヤ５７が上方に半球形状のレンズ５８を形成して透光性樹脂によって樹脂封止５９されており、ＬＥＤチップ５６及びボンディングワイヤ５７を機械的振動や衝撃などの外部応力及び水分や塵埃等の外部環境から保護すると共に、ＬＥＤチップ５６との屈折率差を少なくしてＬＥＤチップ５６から出射される光の外部取り出し効率を高め、且つ外部（大気中）に放出される光の光学特性、具体的には配光特性を制御するレンズ効果を持たせるように配慮されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、図１６に示す構造のＬＥＤも一般的に知られているものである。これは、ＬＥＤチップ５６及びボンディングワイヤ５７を封止する透光性樹脂によって形成されるレンズ５８の形状及びＬＥＤチップ５６を搭載する部分が異なる以外は上記従来構造と殆んど類似したものである。
【００１０】
顕著な相違点は、レンズ５８の形状に関して半球形状と縦方向に長いかまぼこ型（レンチキュラー）との違い、ＬＥＤチップ５６の搭載部分に関してはＬＥＤチップ５６が凹部５３の底面に搭載されているのと基板５０の平坦面上（のダイボンディングパッド５４上）に搭載されているのとの違いである。
【００１１】
図１７及び図１８は上記図１６の構造のＬＥＤの指向特性を示したものであり、図１７はＹ方向、図１８はＸ方向の指向特性を表している。ＬＥＤチップは発光部の活性層が一般的な４元素混晶材料であるＡｌＧａＩｎＰ結晶からなり、そのＬＥＤチップから出射して透光性を有するエポキシ樹脂からなる封止樹脂内を導かれてＬＥＤチップの上方に形成されたレンズ面に至った光が、縦方向に長いかまぼこ型レンズ（レンチキュラーレンズ）によって配光制御を行なわれたもので、ＬＥＤのＹ方向（レンズの円周方向）に光を集光させ、Ｘ方向（レンズの長手方向）に光を分散させるように設計されている。
【００１２】
更に、レンズのＸ方向の指向特性に関しては、ＬＥＤチップ近傍に設けられたレジストや電極パターンの反射による封止樹脂内の内部散乱及びＬＥＤチップの側面からの光の出射が拡散効果を重畳するような光学構造となっている。
【特許文献１】特開平１０−３０８５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記のようにＬＥＤチップの上方に透光性樹脂によって形成されるレンズは、ＬＥＤチップから出射された光が外部に放出されるときの配光特性を制御するための重要な役割を担っており、レンズを形成する樹脂封止は、高い生産性を確保しつつレンズ形状に於ける製品間のバラツキが抑制できるように一般的には金型を使用するトランスファー成形やインジェクション成形等の方法によって行なわれる。つまり、レンズ形状は金型によって決定されるものである。
【００１４】
従って、配光特性の異なるＬＥＤを生産する必要が生じた場合には金型を変更することによって対応しなければならず、そのため、新規金型の作製に要する時間が製品化を遅らせて販売の機会損失を生じさせると共に、新規金型の開発投資が製品のコストを上昇させることになる。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、配光特性の異なる発光ダイオードを生産するにあたって、トランスファー成形やインジェクション成形等の成形方法によって形成されるレンズの形状によって配光特性を制御するのではなく、トランスファー成形やインジェクション成形等の成形方法を用いないで所定の配光特性が得られるようにすることによって、新規金型の作成に費やす時間及び投資を必要としない発光ダイオードを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、基台上に実装された発光ダイオードチップを透光性樹脂によって樹脂封止した発光ダイオードであって、前記発光ダイオードチップと対抗する位置の前記透光性樹脂内に埋設体が埋設されており、前記埋設体が外部に対する光出射面の一部又は全面或いは前記透光性樹脂内への内部反射面の一部又は全面を形成していることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記透光性樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＡ樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂からなる群の中から選ばれた１つであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の何れか１項において、前記埋設体は、反射体、光拡散体、波長変換体、光拡散材と波長変換材とを混合させた光拡散波長変換体、プリズム体からなる群の中から選ばれた１つであることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記反射体は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄの金属からなる群、及び、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ２、ＣａＦ２の誘電体多層膜からなる群の中から選ばれた１つによって形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項３又は４の何れか１項において、前記波長変換体及び前記波長変換材は、少なくとも１種類以上のＹＡＧ系蛍光体によって構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項３〜５の何れか１項において、前記プリズム体は、断面略三角形状の複数の凸部が配列された構成であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項７に記載された発明は、請求項１〜６の何れか１項において、基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記キャビティ内に充填した透光性樹脂が硬化する前に、前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを、前記埋設体の上面と前記透光性樹脂の表面とを略面一又は前記埋設体の上面が前記透光性樹脂の表面から突出した状態で前記表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記透光性樹脂を硬化する工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がして前記透光性樹脂内に前記埋設体を埋設した状態を形成する工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項８に記載された発明は、請求項１〜６の何れか１項において、基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを、前記埋設体が前記キャビティ内に位置するように前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止し、且つ前記埋設体の上面と前記透光性樹脂の表面とを略面一又は前記埋設体の上面が前記透光性樹脂の表面から突出した状態で前記埋設体を前記透光性樹脂内に埋設する工程と、
前記前記透光性樹脂を硬化させる工程と
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がして前記透光性樹脂内に前記埋設体を埋設した状態を形成する工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を、一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明の請求項９に記載された発明は、基台上に実装された発光ダイオードチップを透光性樹脂によって樹脂封止した発光ダイオードであって、前記発光ダイオードチップを封止する透光性樹脂を前記発光ダイオードチップの光軸を含む平面で切ったときの少なくとも１つの断面形状を構成する少なくとも一辺が、前記発光ダイオードチップの光軸に対して前記発光ダイオードチップの出射方向に開いた直線又は曲線であることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の請求項１０に記載された発明は、請求項９において、基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記キャビティ内に充填した透光性樹脂が硬化する前に、表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記透光性樹脂を硬化する工程と、
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がす工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明の請求項１１に記載された発明は、請求項９において、基台に複数個の発光ダイオードチップを実装する工程と、
前記複数個の発光ダイオードチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを前記基台の発光ダイオードチップが実装された面に貼り付ける工程と、
表面シートを前記注型シートの表面に貼り付ける工程と、
前記注型シートのキャビティ内に透光性樹脂を充填して前記発光ダイオードチップを封止する工程と、
前記前記透光性樹脂を硬化させる工程と
前記透光性樹脂が硬化した後に、前記注型シートから前記表面シートを剥がす工程と、
前記注型シートを前記基台から剥がす工程と、
前記基台上に実装された前記複数個の発光ダイオードチップを前記透光性樹脂によって封止した発光ダイオードの多数個取り基台を、一定の間隔で切断して個々の発光ダイオードに分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
複数個のＬＥＤチップを実装した基台上に前記複数個のＬＥＤチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを貼り付け、更に前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを前記埋設体がキャビティ内に位置するように注型シートの表面に貼り付け、基台、表面シート及びキャビティで囲まれた空間に透光性樹脂を充填してＬＥＤチップを封止するようにした。それにより、安価で作製期間が短い注型シートを交換することによって容易に封止形状を変えることができると共に、埋設体の種類、形状及び大きさを適宜選択することによって容易に所望する配光を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
配光特性の異なる発光ダイオードを生産するにあたって、トランスファー成形やインジェクション成形等の成形方法によって形成されるレンズの形状によって配光特性を制御するのではなく、トランスファー成形やインジェクション成形等の成形方法を用いないで所定の配光特性を得る目的を、複数個のＬＥＤチップを実装した基台上に前記複数個のＬＥＤチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを貼り付け、更に前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを前記埋設体がキャビティ内に位置するように注型シートの表面に貼り付け、基台、表面シート及びキャビティで囲まれた空間に透光性樹脂を充填してＬＥＤチップを封止するようにして実現した。
【００２９】
以下、この発明の好適な実施例を図１〜１４を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施例に限られるものではない。
【実施例１】
【００３０】
図１は本発明に係わる発光ダイオードの実施例１を示す斜視図である。絶縁性を有するガラスエポキシ基板１の表面に対向する一対の電極パターン（ダイボンディング電極パターン２及びワイヤボンディング電極パターン３）が形成されており、各電極パターン２、３はガラスエポキシ基板１の表面側の縁部からスルーホール４を経て裏面側に回り込んだ状態に形成されてプリント回路基板３０が構成されている。
【００３１】
また、プリント回路基板３０の表面側の中央部にはダイボンディング電極パターン２から延びたダイボンディングパッド５が設けられ、該ダイボンディングパッド５上には導電性接着剤６を介してＬＥＤチップ７が搭載されて、ＬＥＤチップ７の下側電極とダイボンディングパッド５とが電気的に導通されている。
【００３２】
一方、ＬＥＤチップ７の上側電極はボンディングワイヤ８を介してワイヤボンディング電極パターン３から延びたワイヤボンディングパッド９に接続され、ＬＥＤチップ７の上側電極とワイヤボンディングパッド９とが電気的に導通されている。
【００３３】
そして、ＬＥＤチップ７及びボンディングワイヤ８が透光性を有するエポキシ樹脂１０によって樹脂封止されている。エポキシ樹脂１０のＬＥＤチップ７と対向する光出射面１１は平面形状に形成され、該光出射面１１とＬＥＤチップ７の光軸とが交差する近傍には円板形状のＡｌ反射シート１２が該反射シート１２の表面をエポキシ樹脂１０の光出射面１１と略面一にした状態でエポキシ樹脂１０内に埋設されている。
【００３４】
上記反射シートの素材は、Ａｌに限定されるものではなく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ等からなる金属の群及びＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２等からなる誘電体多層膜の群の中から、ＬＥＤチップから発せられる光の波長に対して反射率の高いものを選択して使用される。
【００３５】
ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止するための透光性を有する樹脂は、エポキシ樹脂に限定されるものではなく、シリコーン樹脂、ＰＶＡ樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂からなる群の中から、作業性、仕様性能等を考慮して選択して使用される。
【００３６】
ここで、本実施例の光学系及び指向特性について夫々図２及び図３を参照して説明する。図２に示す光学系において、ＬＥＤチップ７から発せられ、直接エポキシ樹脂１０の光出射面１１に向かう光線ａ、ｂはエポキシ樹脂１０の内部を導かれて光出射面１１に至り、光出射面１１で屈折されてＬＥＤチップ７の光軸から離れる方向で外部に出射される。
【００３７】
また、ＬＥＤチップ７から発せられ、反射シート１２に向かう光線ｃはエポキシ樹脂１０の内部を導かれて反射シート１２に至り、反射シート１２の反射面で反射されてプリント回路基板３０の方向に向かう。プリント回路基板３０の表面には高反射率を有する金属素材からなる電極パターン２、３が形成されており、反射シート１２で反射されてエポキシ樹脂１０の内部を導かれて電極パターン２、３に至った光線ｃは電極パターン２、３で反射されてエポキシ樹脂１０の光出射面１１に向かう。光出射面１１に向かった光線ｃはエポキシ樹脂１０の内部を導かれて光出射面１１に至り、光出射面１１で屈折されてＬＥＤチップ７の光軸から離れる方向で外部に出射される。
【００３８】
このような光学系に於いて得られる指向特性を図３に示している。そのなかで２つの指向特性が表されており、直線で表された特性は図１で示したＸ方向の指向特性を表し、点線で表された特性は図１で示したＹ方向の指向特性を表している。
【００３９】
２つの指向特性は類似した形態を示しており、夫々の指向特性は共に光源（ＬＥＤチップ）の光軸（０°）に対して３５°〜４５°開いた方向で光度が最高となり、光軸（０°）近傍で光度が最低となっている。
【００４０】
ＬＥＤチップの光軸近傍の光度が低いのは図２の光学系からもわかるように、ＬＥＤチップから略光軸に沿って出射された光はＬＥＤチップ前方に設けられた反射シートによって遮られ、それによって影の部分が形成されるためである。一方、反射シートによって反射された光はプリント回路基板の電極パターンによって再度反射されて反射シートの周辺のエポキシ樹脂の光出射面から外部に出射され、光軸から一定の角度で開いた位置が光度の最高となるように働くものである。
【００４１】
従って、反射シートの反射率を変えたり、反射シートに反射と拡散の両方の機能を持たせたり、反射シートの大きさや形状を変えたりすることによって配光特性を制御することが可能となる。
【実施例２】
【００４２】
図４は本発明に係わる発光ダイオードの実施例２を示す斜視図である。本実施例は上記実施例１に対して反射シート１２が光拡散シート１３に替わった以外は構造が同じである。よって説明は省略する。但し、この場合は光拡散シート１３がＬＥＤチップ７から出射された光の外部への光出射面を形成している。
【００４３】
図５は本実施例の光学系を示したものである。ＬＥＤチップ７から出射されてエポキシ樹脂１０の光出射面１１に向かう光線ａ〜ｅはエポキシ樹脂１０内を導かれて光出射面１１に至り、該光出射面１１と境界面を形成する光拡散シート１３内に入射する。光拡散シート１３内に入射した光線は光拡散シート１３内で拡散されて、拡散光が外部に出射される。
【００４４】
図６は本実施例の指向特性を示している。そのなかで２つの指向特性が表されており、直線で表された特性は図５で示したＸ方向の指向特性を表し、点線で表された特性は図５で示したＹ方向の指向特性を表している。
【００４５】
この場合、ＬＥＤチップの光軸近傍の光度は多少低くはなっているが、光軸（０°）〜５０°の範囲内は概ね均一な光度に保たれている。つまり、ＬＥＤチップから出射された光の透過成分を減少させて拡散成分を多くすることによって、レンズによって集光効果を持たせた配光特性とは異なり、集光レンズを設けないときと同様な配光特性を維持するようにしたものである。
【００４６】
なお、光拡散シートの拡散度はＬＥＤチップの光出力や、外部へ放出される光の放射強度や、指向特性等を考慮して決定される。その場合、その都度必要な拡散度の光拡散シートを作製する方法の他に、拡散度の低い光拡散シートを多く用意しておき、必要な枚数重ねて使用することも可能である。
【００４７】
また、光拡散シートに替わって、拡散材と少なくとも１種類以上の蛍光体などの波長変換部材を混合させた光拡散波長変換シートを使用したり、蛍光体が光を散乱させる性質を利用してバインダーに少なくとも１種類以上の蛍光体を混入させた波長変換シートを設けたりすることも可能である。なお、蛍光体はＹＡＧ系蛍光体を使用することが望ましい。
【００４８】
例えば、ＧａＩｎＮのＬＥＤチップが発する光が青色光の場合は、青色光に励起されて青色の補色となる黄色の光に波長変換する蛍光体を使用することにより、ＬＥＤチップから発せられた青色光と、ＬＥＤチップから発せられた青色光によって励起された蛍光体が発する波長変換された黄色光との加法混色によって白色光を得ることができる。
【００４９】
同様に、ＬＥＤチップが発する光が青色光の場合、青色光に励起されて夫々緑色光及び赤色光に波長変換する２種類の蛍光体を混合して使用することにより、ＬＥＤチップから発せられた青色光と、ＬＥＤチップから発せられた青色光によって励起された２種類の蛍光体が発する波長変換された緑色光及び赤色光との加法混色によって白色光を得ることができる。
【００５０】
また、ＬＥＤチップが発する光が紫外線の場合、紫外線に励起されて夫々青色光、緑色光及び赤色光に波長変換する３種類の蛍光体を混合して使用することにより、ＬＥＤチップから発せられた紫外線によって励起された３種類の蛍光体が発する波長変換された青色光、緑色光及び赤色光との加法混色によって白色光を得ることができる。
【００５１】
更に、ＬＥＤチップから発せられる発光色と波長変換部材となる蛍光体とを適宜組み合わせることによって白色光以外の種々な色調の光を得ることができる。
【実施例３】
【００５２】
図７は本発明に係わる発光ダイオードの実施例３を示す斜視図である。本実施例は上記実施例１及び実施例２の夫々に対して反射シート１２及び光拡散シート１３或いは波長変換シートが断面略三角形状の複数の凸部が配列されたプリズムシート１４に替わった以外は構造が概ね同じである。よって説明は省略する。但し、プリズムシート１４のプリズム部はエポキシ樹脂１０の表面から突出して配置されており、外部に対する光出射面を形成している。
【００５３】
図８は本実施例の光学系を示したものである。ＬＥＤチップ７から出射されてプリズムシート１４に向かう光線ａ、ｂはエポキシ樹脂１０内を導かれてプリズムシート１４のプリズム面１５に至り、プリズム面１５で光軸に近づく方向に屈折されて外部に出射される。
【００５４】
図９は本実施例の指向特性を示している。図８の光学系からもわかるように、プリズムシートはＬＥＤチップから出射された光をプリズムシートのプリズムの稜線に垂直な面方向で集光させるように働く。その効果は指向特性にもはっきりと表れており、Ｙ方向の指向特性はＸ方向の指向特性に比べて狭指向性となり、光の広がりが抑制されていことを示している。プリズムシートを使用することによって半値角（２θ）８０°以内に全光エネルギーの７０％以上を集めることが可能である。
【００５５】
次に実施例１〜３の発光ダイオードの製造方法について２つの方法を説明する。図１０は実施例１〜３に共通な第一の製造工程を示した工程図である。
【００５６】
（ａ）ガラスエポキシ基板の表面に複数の分離された電極パターンが形成されたプリント回路基板３０上に複数個のＬＥＤチップ７を縦、横一定の間隔を保って導電性接着剤を介して搭載し、ボンディングワイヤ８を介してＬＥＤチップ７の電極と電極パターンとを接続する。
【００５７】
（ｂ）上記プリント回路基板３０上に搭載されたＬＥＤチップ７に対応する位置に所定の形状で貫通穴のキャビティが複数個設けられたシリコーンゴムからなる注型シート１６を、該プリント回路基板３０上に貼り付ける。
【００５８】
（ｃ）注型シート１６のキャビティ１５内に透光性を有する液状のエポキシ樹脂１０を流し込んで充填し、ＬＥＤチップ７及びボンディングワイヤ８を封止する。このとき、気泡の巻き込みを防止するために、エポキシ樹脂１０を注型シート１６より盛り上げて注入し、一方の端面側からエポキシ樹脂１０を押し出すようにして密着させることが望ましい。
【００５９】
（ｄ）エポキシ樹脂が硬化する前の液状状態の間に、上記プリント回路基板３０上に搭載されたＬＥＤチップ７に対応する位置に反射シート１２、光拡散シート１３、波長変換シート１８、光拡散波長変換シートのうちから選ばれた１つが取り付けられた表面シート１９を注型シート１６上に貼り付け、エポキシ樹脂１０を硬化させる。
【００６０】
（ｅ）エポキシ樹脂１０が硬化した後、表面シート１９を注型シート１６から剥す。すると、反射シート１２、光拡散シート１３、波長変換シート１８、のうちから選ばれた１つがエポキシ樹脂１０内の上方に、表面をエポキシ樹脂１０の表面と略面一して埋設された状態となる。
【００６１】
（ｆ）注型シート１６をプリント回路基板３０から剥して、縦、横一定の間隔を保って切断すると個々の発光ダイオードに分離されて完成する。
【００６２】
但し、プリズムシート１４の場合、エポキシ樹脂１０内に埋設されるとプリズム効果がなくなるため、工程（ｃ）に於いて注型シート１６のキャビティ１５内に注入するエポキシ樹脂１０量を制御し、エポキシ樹脂１０の硬化後、プリズムシート１４のプリズム部がエポキシ樹脂１０の表面から突出するように作業を進める。製造工程はプリズムシート１４の場合も上記工程と全く同一工程で進められる。
【００６３】
次に、図１１に実施例１〜３に共通な第二の製造工程を示す。第一の製造工程との違いは、第一の製造工程に於いては、工程（ｂ）に於いて注型シート１６を該プリント回路基板３０上に貼り付け、工程（ｃ）に於いて注型シート１６のキャビティ１５内にエポキシ樹脂１０を充填し、工程（ｄ）に於いて表面シート１９を注型シート１６上に貼り付けていたが、第二の製造工程に於いては、工程（ｂ）に於いて注型シート１６を該プリント回路基板３０上に貼り付け、注型シート１６のキャビティ１５内にエポキシ樹脂１０を充填する前に工程（ｃ）に於いて表面シート１９を注型シート１６上に貼り付け、その後工程（ｄ）に於いて注型シート１６のキャビティ１５内にエポキシ樹脂１０を充填するものである。
【００６４】
この場合も、プリズムシート１４については、エポキシ樹脂１０内に埋設されるとプリズム効果がなくなるため、工程（ｄ）に於いて注型シート１６のキャビティ１５内に注入するエポキシ樹脂１０量を制御し、エポキシ樹脂１０の硬化後、プリズムシート１４のプリズム部がエポキシ樹脂１０の表面から突出するように作業を進める。製造工程はプリズムシート１４の場合も上記工程と全く同一工程で進められる。なお、エポキシ樹脂１０の充填は図１１（ｆ）において列状に並ぶエポキシ樹脂１０の、紙面において手前及び奥側となる図示しない各列の一方の端部から注入する。これにより、他方の端部側に向かってエポキシ樹脂１０が充填されることになり気泡の巻き込みを防止する。
【実施例４】
【００６５】
ところで、上記第一及び第二の製造工程を使用すると図１２に示すような発光ダイオードが実現できる。これは、プリント回路基板３０にＬＥＤチップ７を実装してエポキシ樹脂１０で封止するのは実施例１〜３と同様であるが、エポキシ樹脂１０を充填する注型シートが柔軟性を有するシリコーンゴムからできていることを活用し、エポキシ樹脂１０の側面２０をＬＥＤチップの光軸に対して前方に向かって開いた状態（いわゆる、逆テーパ）に形成することができる。この場合、表面シート１９は何も取り付けていないものを使用する。
【００６６】
光学系は図１３のようになる。ＬＥＤチップ７から出射されてエポキシ樹脂１０の側面２０に向かう光線ａ、ｂはエポキシ樹脂１０内を導かれて側面２０に至り、側面２０で反射（全反射）されてエポキシ樹脂１０の光出射面１１に向かう。光出射面１１に向かう光線ａ、ｂはエポキシ樹脂１０内を導かれて光出射面１１に至り、光軸に近づく方向に屈折されて外部に出射される。
【００６７】
このように、エポキシ樹脂１０のＬＥＤチップ７の光軸に対して前方に向かって開いた状態の側面２０は反射鏡と同等の作用をもたらすものである。従って、ＬＥＤチップ７から出射された光の取り出し効率が高いＬＥＤを実現することができる。
【００６８】
図１４は指向特性を示している。本指向特性は図１５で示した発光ダイオードの従来例の指向特性を表す図１６及び図１７に類似している。つまり、本実施例では従来エポキシ樹脂でレンズを形成して配光制御を行なっていたものを、レンズを形成することなくエポキシ樹脂の側面の傾斜角度を変えることによって配光制御を行なうことができる。
【００６９】
本実施例の場合、実施例１〜３に於いてエポキシ樹脂内に埋設した反射シート、光拡散シート、波長変換シート、光拡散波長変換シート、プリズムシートを同様に埋設して配光特性の制御を行なうことも可能である。
【００７０】
ここで、本発明の効果について実施例を含めて説明する。
実施例１では、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止したエポキシ樹脂のＬＥＤチップと対向する光出射面のＬＥＤチップの光軸が交差する近傍に円板形状の反射シートが前記エポキシ樹脂内に埋設されてエポキシ樹脂内の内部反射を制御しており、反射シートの大きさや形状を変えることによって容易に配光特性を制御することが可能となる。
【００７１】
実施例２では、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止したエポキシ樹脂のＬＥＤチップと対向する位置の前記エポキシ樹脂内に拡散シートが埋設され、該拡散シートが外部への光出射面を形成している。そのため、光拡散シートの拡散度を変えることにより光出力や、外部へ放出される光の放射強度や、指向特性等を制御することができる。
【００７２】
実施例３では、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止したエポキシ樹脂のＬＥＤチップと対向する位置の前記エポキシ樹脂内にプリズムシートが埋設され、該プリズムシートが外部への光出射面を形成している。そのため、プリズムシートはＬＥＤチップから出射された光をプリズムシートのプリズムの稜線に垂直な面方向で集光させるように働き、光の広がりを抑制することができる。
【００７３】
実施例４では、ＬＥＤチップを封止するエポキシ樹脂の側面をＬＥＤチップの光軸に対して前方に向かって開いた状態（いわゆる、逆テーパ）に形成することができる。そのため、前記側面が反射鏡と同等の作用をもたらすものであり、その傾斜角を変えることによって配光を制御することができると共に、ＬＥＤチップから出射された光の取り出し効率を高めることができる。
【００７４】
製造工程では、複数個のＬＥＤチップを実装した基台上に前記複数個のＬＥＤチップに対応する位置に貫通穴のキャビティを設けた柔軟性を有する注型シートを貼り付け、更に前記キャビティに対応する位置の一方の面に埋設体が取り付けられた表面シートを前記埋設体がキャビティ内に位置するように注型シートの表面に貼り付け、基台、表面シート及びキャビティで囲まれた空間に透光性樹脂を充填してＬＥＤチップを封止するようにした。その結果、安価で作製期間が短い注型シートを交換することによって容易にＬＥＤの封止形状を変えることができると共に、埋設体の種類、形状及び大きさを適宜選択することによって容易に所望する配光を実現することができる。等の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係わる発光ダイオードの実施例１を示す斜視図である。
【図２】本発明に係わる発光ダイオードの実施例１の光学系を示す断面図である。
【図３】本発明に係わる発光ダイオードの実施例１の指向特性を示すグラフである。
【図４】本発明に係わる発光ダイオードの実施例２を示す斜視図である。
【図５】本発明に係わる発光ダイオードの実施例２の光学系を示す断面図である。
【図６】本発明に係わる発光ダイオードの実施例２の指向特性を示すグラフである。
【図７】本発明に係わる発光ダイオードの実施例３を示す斜視図である。
【図８】本発明に係わる発光ダイオードの実施例３の光学系を示す断面図である。
【図９】本発明に係わる発光ダイオードの実施例３の指向特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係わる発光ダイオードの第一の製造工程を示す工程図である。
【図１１】本発明に係わる発光ダイオードの第二の製造工程を示す工程図である。
【図１２】本発明に係わる発光ダイオードの実施例４を示す斜視図である。
【図１３】本発明に係わる発光ダイオードの実施例４の光学系を示す断面図である。
【図１４】本発明に係わる発光ダイオードの実施例４の指向特性を示すグラフである。
【図１５】従来の発光ダイオードの一例を示す斜視図である。
【図１６】従来の発光ダイオードの他の一例を示す斜視図である。
【図１７】従来の発光ダイオードの他の一例の指向特性を示すグラフである。
【図１８】同じく、従来の発光ダイオードの他の一例の指向特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１    ガラスエポキシ基板
２    ダイボンディング電極パターン
３    ワイヤボンディング電極パターン
４    スルーホール
５    ダイボンディングパッド
６    導電性接着剤
７    ＬＥＤチップ
８    ボンディングワイヤ
９    ワイヤボンディングパッド
１０    エポキシ樹脂
１１    光出射面
１２    反射シート
１３    光拡散シート
１４    プリズムシート
１５    キャビティ
１６    注型シート
１８    波長変換シート
１９    表面シート
２０    側面
３０    プリント回路基板
【図１】
2006165326.tif 000003
【図２】
2006165326.tif 000004
【図３】
2006165326.tif 000005
【図４】
2006165326.tif 000006
【図５】
2006165326.tif 000007
【図６】
2006165326.tif 000008
【図７】
2006165326.tif 000009
【図８】
2006165326.tif 000010
【図９】
2006165326.tif 000011
【図１０】
2006165326.tif 000012
【図１１】
2006165326.tif 000013
【図１２】
2006165326.tif 000014
【図１３】
2006165326.tif 000015
【図１４】
2006165326.tif 000016
【図１５】
2006165326.tif 000017
【図１６】
2006165326.tif 000018
【図１７】
2006165326.tif 000019
【図１８】
2006165326.tif 000020