(57)【要約】【課題】耐湿性に優れると共に高輝度な発光ダイオードを実現する。【解決手段】第１のリードフレーム先端部１２ａに形成したリフレクタ１４底面上にＬＥＤチップ１６を接続すると共に、第２のリードフレームの先端部１８ａとＬＥＤチップ１６とを接続し、また、ＬＥＤチップ１６、第１のリードフレームの先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端，第２のリードフレームの先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端を透光性樹脂材２４で封止して成る発光ダイオード１０であって、上記透光性樹脂材２４をアクリル樹脂で構成したことを特徴とする発光ダイオード１０。【選択図】　　　　図１
2004088006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを透光性樹脂材で封止して成る発光ダイオードであって、上記透光性樹脂材をアクリル樹脂で構成したことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
上記基体が、リードフレームであり、該リードフレームの先端部に上記ＬＥＤチップを配置すると共に、ＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部を、上記透光性樹脂材で封止した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】
上記ＬＥＤチップが、波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置すると共に、ＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部を、アクリル樹脂より成る透光性樹脂材で封止した発光ダイオードの製造方法であって、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置する工程と、アクリル樹脂のポリマーをアクリル樹脂のモノマーに溶解させて成るアクリル樹脂液を成形型内に注入すると共に、成形型内にリードフレームの先端部を挿入する工程と、上記アクリル樹脂液を加熱・硬化させて上記透光性樹脂材を形成する工程とを備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項５】
リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆し、さらに、上記コーティング材で被覆されたＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部を、アクリル樹脂より成る透光性樹脂材で封止した発光ダイオードの製造方法であって、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置する工程と、上記ＬＥＤチップを波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆する工程と、アクリル樹脂のポリマーをアクリル樹脂のモノマーに溶解させて成るアクリル樹脂液を成形型内に注入すると共に、成形型内にリードフレームの先端部を挿入する工程と、上記アクリル樹脂液を加熱・硬化させて上記透光性樹脂材を形成する工程とを備えたことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光ダイオード及びその製造方法に係り、特に、耐湿性に優れるとと共に高輝度な発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、従来の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）６０は、発光ダイオードチップ搭載用の第１のリードフレーム６２の先端部６２ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ６４を形成し、該リフレクタ６４の底面に発光ダイオードチップ（以下、ＬＥＤチップと称する）６６をＡｇペースト等を介してダイボンドすることにより、上記第１のリードフレーム６２と、ＬＥＤチップ６６底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム６８の先端部６８ａと、上記ＬＥＤチップ６６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ７０を介して電気的に接続して成る。
さらに、上記ＬＥＤチップ６６、第１のリードフレーム６２の先端部６２ａ及び端子部６２ｂの上端、第２のリードフレーム６８の先端部６８ａ及び端子部６８ｂの上端は、エポキシ樹脂より成り、先端に凸レンズ部７２を有する透光性樹脂材７４によって被覆・封止されている。
また、上記第１のリードフレーム６２の端子部６２ｂ及び第２のリードフレーム６８の端子部６８ｂの下端は、透光性樹脂材７４の下端部を貫通して透光性樹脂材７４外部へと導出されている。
【０００３】
而して、上記第１のリードフレーム６２及び第２のリードフレーム６８を介してＬＥＤチップ６６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ６６が発光して光が放射され、放射された光は、透光性樹脂材７４の凸レンズ部７２によって集光されて外部へ放射されるようになっている。
【０００４】
また、図８に示すように、波長変換用の蛍光体を備えたＬＥＤも広く用いられている。
このＬＥＤ８０は、ＬＥＤチップ６６をリフレクタ６４内に充填した透光性エポキシ樹脂等のコーティング材８２によって被覆・封止すると共に、該コーティング材８２中に、ＬＥＤチップ６６から発光された光を所定波長の可視光等の光に変換する波長変換用の蛍光体８４が分散状態で混入されている。
而して、上記第１のリードフレーム６２及び第２のリードフレーム６８を介してＬＥＤチップ６６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ６６が発光して光が放射され、この光が上記コーティング材８２中の蛍光体８４に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が透光性樹脂材７４の凸レンズ部７２で集光されて外部へ放射されるようになっている。
【０００５】
熱硬化性樹脂である上記エポキシ樹脂を用いて上記透光性樹脂材７４を形成するには、いわゆる注型成形法が用いられる。この注型成形法は、成形型内に液状のエポキシ樹脂を注入後、ＬＥＤチップ６６が接続・配置されたリードフレーム６２点６８の先端部６２ａ，６８ａ及び端子部６２ｂ，６８ｂの上端を成形型内に挿入し、その後、上記エポキシ樹脂を加熱・硬化させて透光性樹脂材を形成する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のＬＥＤ６０，８０においては、透光性樹脂材７４の構成材料としてエポキシ樹脂が用いられている。このエポキシ樹脂は、機械的強度が大きく、上記ＬＥＤチップ６６等の封止材料として優れた特性を備えてはいるが、耐湿性に劣るという欠点があった。
このため、上記従来のＬＥＤ６０，８０が、風雨に曝されやすい屋外等、高湿環境下に置かれた場合、空気中の水分が、エポキシ樹脂で構成された透光性樹脂材７４の表面からＬＥＤ６０，８０内部へ浸入するといった事態を生じていた。
その結果、図７のＬＥＤ６０の場合には、ＬＥＤチップ６６の表面が水分中の酸素により酸化されて光の吸収膜を形成してしまい、ＬＥＤ６０の輝度低下を生じていた。
また、図８のＬＥＤ８０の場合には、使用される蛍光体８４の種類によっては、該蛍光体８４が水分と反応して変色劣化し、ＬＥＤ８０の輝度低下を生じることがある。例えば、蛍光体８４が、ＺｎＳ、（Ｃｄ，Ｚｎ）Ｓ等の硫化物系の蛍光体である場合、この蛍光体８４は、ＬＥＤ８０内部に浸入した水分及びＬＥＤチップ６６の光と反応して光分解し、表面に亜鉛金属等の構成金属元素を析出して黒色等に変色劣化し、その結果、ＬＥＤ８０の輝度低下を招来していた。
【０００７】
また、エポキシ樹脂は、透光性が必ずしも十分とはいえないため、ＬＥＤ６０，８０の用途によっては、輝度不足の場合が生じていた。
【０００８】
この発明は、従来の上記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、耐湿性に優れると共に高輝度な発光ダイオードと、該発光ダイオードの製造方法を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る発光ダイオードは、基体上にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを透光性樹脂材で封止して成る発光ダイオードであって、上記透光性樹脂材をアクリル樹脂で構成したことを特徴とする。
上記基体としては、例えば、リードフレームが該当し、この場合、リードフレームの先端部に上記ＬＥＤチップが配置されると共に、ＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部が、上記透光性樹脂材で封止される。
尚、上記基体は、リードフレームに限定されず、ＬＥＤチップを配置可能なあらゆる部材を含む。
【００１０】
本発明に係る発光ダイオードにあっては、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂材を、エポキシ樹脂より吸水率の小さいアクリル樹脂で構成したので、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、透光性樹脂材の表面からの水分の浸入を抑制することができ、耐湿性の向上を図ることができる。このため、ＬＥＤチップの表面が、水分中の酸素により酸化されて光の吸収膜を形成することに起因する輝度低下の危険性を低減させることができる。
また、アクリル樹脂はエポキシ樹脂より透明度が高く透光性に優れていることから、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、高輝度化を図ることができる。
【００１１】
本発明は、ＬＥＤチップが、波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆されている発光ダイオードについても適用可能である。
この場合、エポキシ樹脂より吸水率の小さいアクリル樹脂で構成されている透光性樹脂材により、透光性樹脂材の表面からの水分の浸入を抑制できるので、硫化物系の蛍光体等、水分と反応し易い蛍光体を使用しても、蛍光体の変色劣化を生じる危険性を低減させることができ、蛍光体選択の自由度が向上する。
【００１２】
本発明に係る発光ダイオードの製造方法は、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置すると共に、ＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部を、アクリル樹脂より成る透光性樹脂材で封止した発光ダイオードの製造方法であって、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置する工程と、アクリル樹脂のポリマーをアクリル樹脂のモノマーに溶解させて成るアクリル樹脂液を成形型内に注入すると共に、成形型内にリードフレームの先端部を挿入する工程と、上記アクリル樹脂液を加熱・硬化させて上記透光性樹脂材を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の発光ダイオードの製造方法は、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置すると共に、該ＬＥＤチップを波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆し、さらに、上記コーティング材で被覆されたＬＥＤチップ及びリードフレームの先端部を、アクリル樹脂より成る透光性樹脂材で封止した発光ダイオードの製造方法であって、リードフレームの先端部にＬＥＤチップを配置する工程と、上記ＬＥＤチップを波長変換用の蛍光体の混入されたコーティング材で被覆する工程と、アクリル樹脂のポリマーをアクリル樹脂のモノマーに溶解させて成るアクリル樹脂液を成形型内に注入すると共に、成形型内にリードフレームの先端部を挿入する工程と、上記アクリル樹脂液を加熱・硬化させて上記透光性樹脂材を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
アクリル樹脂は熱可塑性樹脂であり、通常、熱可塑性樹脂でＬＥＤチップ等を封止する透光性樹脂材を形成する場合には、射出成形法が用いられる。この射出成型法は、熱可塑性樹脂を射出成型機のシリンダ中で溶融後、リードフレームの挿入された成形型内に加圧注入し、硬化させて透光性樹脂材を形成する方法である。
しかしながら、上記本発明の製造方法にあっては、アクリル樹脂のポリマーをアクリル樹脂のモノマーに溶解させて成るアクリル樹脂液を用い、該アクリル樹脂液を加熱・硬化させることにより、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の場合と同様に、注型成形法を用いて透光性樹脂材を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係るＬＥＤの実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る第１のＬＥＤ１０を示す概略断面図であり、この第１のＬＥＤ１０は、ＬＥＤチップ搭載用の第１のリードフレーム１２の先端部１２ａに、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状の凹部を設けると共に該凹部内面を反射面と成してリフレクタ１４を形成し、該リフレクタ１４の底面上にＬＥＤチップ１６をＡｇペースト等を介してダイボンドにより接続固定し、以て、上記第１のリードフレーム１２と、ＬＥＤチップ１６底面の一方の電極（図示せず）とを電気的に接続している。また、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａと、上記ＬＥＤチップ１６上面の他方の電極（図示せず）とをボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続して成る。
【００１６】
さらに、上記ＬＥＤチップ１６、第１のリードフレーム１２の先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端は、先端に凸レンズ部２２を有する透光性樹脂材２４によって被覆・封止されている。
また、上記第１のリードフレーム１２の端子部１２ｂ及び第２のリードフレーム１８の端子部１８ｂの下端は、透光性樹脂材２４の下端部を貫通して透光性樹脂材２４外部へと導出されている。
尚、上記第１のリードフレーム１２、第２のリードフレーム１８は、銅、銅亜鉛合金、鉄ニッケル合金等により構成される。
【００１７】
上記透光性樹脂材２４は、アクリル樹脂によって構成されている。このアクリル樹脂は、エポキシ樹脂に比べ、吸水率が小さく、耐湿性に優れている。また、エポキシ樹脂より透明度が高く、透光性にも優れている。
【００１８】
而して、上記第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して光が放射され、放射された光は、透光性樹脂材２４の凸レンズ部２２によって集光されて外部へ放射されるようになっている。
【００１９】
本発明の上記第１のＬＥＤ１０にあっては、透光性樹脂材２４を、エポキシ樹脂より吸水率の小さいアクリル樹脂で構成したので、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、透光性樹脂材２４の表面からの水分の浸入を抑制することができ、耐湿性の向上を図ることができる。このため、ＬＥＤチップ１６の表面が、水分中の酸素により酸化されて光の吸収膜を形成することに起因する輝度低下の危険性を低減させることができる。
また、上記の通り、アクリル樹脂はエポキシ樹脂より透明度が高く透光性に優れていることから、上記第１のＬＥＤ１０は、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、高輝度化を図ることができる。
【００２０】
図２は、本発明に係る第２のＬＥＤ３０を示す概略断面図であり、この第２のＬＥＤ３０は、ＬＥＤチップ１６をリフレクタ１４内に充填した透光性材料より成るコーティング材３２によって被覆・封止すると共に、該コーティング材３２中に、ＬＥＤチップ１６から発光された光を所定波長の可視光等の光に変換する波長変換用の蛍光体３４が分散状態で混入されている点に特徴を有し、その他の構成は図１に示した第１のＬＥＤ１０と実質的に同一である。
上記コーティング材３２は、エポキシ樹脂の他、アクリル樹脂で構成することができる。コーティング材３２を、上記透光性樹脂材２４と同様に、エポキシ樹脂より透明度が高く透光性に優れたアクリル樹脂で構成すれば、コーティング材３２をエポキシ樹脂で構成した場合に比べ、第２のＬＥＤ３０の輝度向上を図れる。
而して、第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８を介してＬＥＤチップ１６に電圧が印加されると、ＬＥＤチップ１６が発光して光が放射され、この光が上記コーティング材３２中の蛍光体３４に照射されることにより、所定波長の可視光等の光に波長変換され、波長変換された光が透光性樹脂材２４の凸レンズ部２２で集光されて外部へ放射されるのである。
【００２１】
本発明の第２のＬＥＤ３０にあっても、上記第１のＬＥＤ１０と同様に、透光性樹脂材２４を、エポキシ樹脂より吸水率の小さいアクリル樹脂で構成したので、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、透光性樹脂材２４の表面からの水分の浸入を抑制することができ、耐湿性の向上を図ることができる。
このため、硫化物系の蛍光体等、水分と反応し易い蛍光体を使用しても、蛍光体３４の変色劣化を生じる危険性を低減させることができ、蛍光体選択の自由度が向上する。
尚、硫化物系の蛍光体としては、例えば、３６０〜５００ｎｍ波長の光を受けて青色系の可視光を発光するＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、３６０〜５００ｎｍ波長の光を受けて緑色系の可視光を発光するＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、３６０〜５００ｎｍ波長の光を受けて赤色系の可視光を発光する（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｅｕ等が挙げられる。
また、上記の通り、アクリル樹脂はエポキシ樹脂より透明度が高く透光性に優れていることから、上記第２のＬＥＤ３０は、従来のＬＥＤ６０，８０に比べ、高輝度化を図ることができる。
【００２２】
次に、図３乃至図６に基づいて、上記第２のＬＥＤ３０の製造方法の一例について説明する。
先ず、第１のリードフレーム１２の先端部１２ａに形成したリフレクタ１４の底面上に、ＬＥＤチップ１６をＡｇペースト等を介してダイボンドした後、ボンディングワイヤ２０を介して第２のリードフレーム１８の先端部１８ａとＬＥＤチップ１６とを接続する（図３）。
【００２３】
次に、蛍光体３４が分散状態で混入された未硬化状態のコーティング材３２を、リフレクタ１４内に充填して、ＬＥＤチップ１６を該コーティング材３２で被覆・封止した後、コーティング材３２を硬化させる（図４）。
尚、リフレクタ１４内へのコーティング材３２の充填には適宜な方法を用いることができ、例えば、リフレクタ１４形成箇所以外の第１のリードフレーム１２及び第２のリードフレーム１８表面をマスクし、この状態で、コーティング材３２の満たされた槽内に浸漬したり、或いはコーティング材３２をスプレー塗布すれば良い。またマイクロディスペンサーを用いて、コーティング材３２をリフレクタ１４内に充填しても良い。
【００２４】
次に、図５に示すように、粉末状のアクリル樹脂のポリマーを、液体状のアクリル樹脂のモノマーに溶解させた粘性のアクリル樹脂液４２を、成形型４０内に所定量注入する。
上記アクリル樹脂液４２の配合割合は、アクリル樹脂のポリマーが４０〜５０重量％、アクリル樹脂のモノマーが５０〜６０重量％と成される。
次に、図６に示すように、コーティング材３２で被覆されたＬＥＤチップ１６が接続・配置された第１のリードフレーム１２の先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端を成形型４０内に収容する。
次に、上記アクリル樹脂液４２を、恒温槽等を用いて加熱すると、重合反応が生じ、アクリル樹脂液４２が硬化して上記透光性樹脂材２４が形成される。この場合、上記重合反応を安定的に行うためには、上記加熱を、４５〜６０℃で３〜８時間、或いは、１２０℃で２時間行うのが適当である。
透光性樹脂材２４の形成後、成形型４０から取り出すことにより、上記第２のＬＥＤ３０が完成する。
【００２５】
アクリル樹脂は熱可塑性樹脂であり、通常、熱可塑性樹脂でＬＥＤチップ等を封止する透光性樹脂材を形成する場合には、射出成形法が用いられる。この射出成型法は、熱可塑性樹脂を射出成型機のシリンダ中で溶融後、リードフレームの挿入された成形型内に加圧注入し、硬化させて透光性樹脂材を形成する方法である。
しかしながら、上記本発明の製造方法にあっては、粉末状のアクリル樹脂のポリマーを、液体状のアクリル樹脂のモノマーに溶解させた粘性のアクリル樹脂液４２を用い、該アクリル樹脂液４２を加熱・硬化させることにより、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の場合と同様に、注型成形法を用いて透光性樹脂材２４を形成することができる。このため、エポキシ樹脂で透光性樹脂材を形成していた従来の設備をそのまま用いることができ、経済的である。
【００２６】
尚、上記第１のＬＥＤ１０を製造する場合には、先ず第１のリードフレーム１２の先端部１２ａに形成したリフレクタ１４の底面上に、ＬＥＤチップ１６をダイボンドした後、ボンディングワイヤ２０を介して第２のリードフレーム１８の先端部１８ａとＬＥＤチップ１６とを接続し（図３参照）、その後、アクリル樹脂液４２を成形型４０内に注入し（図５参照）、次に、ＬＥＤチップ１６が接続・配置された第１のリードフレーム１２の先端部１２ａ及び端子部１２ｂの上端、第２のリードフレーム１８の先端部１８ａ及び端子部１８ｂの上端を成形型４０内に収容し（図６参照）、その後、上記アクリル樹脂液４２を加熱・硬化させて透光性樹脂材２４を形成した後、成形型４０から取り出せば良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る発光ダイオードにあっては、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂材を、エポキシ樹脂より吸水率の小さいアクリル樹脂で構成したので、従来の発光ダイオードに比べ、透光性樹脂材の表面からの水分の浸入を抑制することができ、耐湿性の向上を図ることができる。
また、アクリル樹脂はエポキシ樹脂より透明度が高く透光性に優れていることから、従来の発光ダイオードに比べ、高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１のＬＥＤの概略断面図である。
【図２】本発明に係る第２のＬＥＤの概略断面図である。
【図３】第２のＬＥＤの製造方法を示す説明図である。
【図４】第２のＬＥＤの製造方法を示す説明図である。
【図５】第２のＬＥＤの製造方法を示す説明図である。
【図６】第２のＬＥＤの製造方法を示す説明図である。
【図７】従来のＬＥＤの概略断面図である。
【図８】従来のＬＥＤの概略断面図である。
【符号の説明】
１０　第１のＬＥＤ
１２　第１のリードフレーム
１４　リフレクタ
１６　ＬＥＤチップ
１８　第２のリードフレーム
２４　透光性樹脂材
３０　第２のＬＥＤ
３２　コーティング材
３４　蛍光体
【図１】
2004088006.tif 000003
【図２】
2004088006.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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