(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子を有するパッケージ上に発光素子を搭載して封止した表面実装型発光ダイオードにおいて、前記パッケージはメタルコア材料より成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージの一面に光反射面を有する凹部が形成されており、該パッケージは前記凹部中央を通って前記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された下方が幅広の２段スリットによって縦に２分されており、このスリットに絶縁部材が充填されており、前記凹部底面には前記スリットを跨いで前記発光素子が実装されていて、前記凹部はカバー板で封止されていると共に、前記発光素子は蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂を塗布することによって色度補正がなされていることを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
【請求項２】
前記樹脂は、前記発光素子の少なくとも一面に塗布されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】
前記樹脂は、前記カバー板上に塗布されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項４】
前記発光素子は、ＧａＮ系の発光素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装型ダイオード。
【請求項５】
前記発光素子は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）及びＰ（燐）元素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表面実装型ダイオード。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表面実装型ダイオードを製造する方法において、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する前記樹脂をインクジェット方式により塗布する工程を有することを特徴とする表面実装型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】
本発明は、表面実装型発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤはＧａＰやＧａＮ等のＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体ウエハ上にＰＮ接合を形成し、これに順方向電流を通じて可視光又は近赤外光の発光を得るものであり、近年表示、通信、計測、制御等に広く応用されている。しかし、このような従来のＬＥＤの発光色は限られた色調のものしか存在しない。そこで、所望のカラー光源を得ようと、ＧａＮ系のＬＥＤにおいて、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂中に蛍光物質や着色剤を含有させる試みがあった。このような従来のＬＥＤの一例を、図面により説明する。
【０００３】
図５は従来のＬＥＤ５０の縦断面図である。５１は両面銅箔張りのＢＴレジン樹脂等より成る配線基板であり、配線基板５１の両面銅箔部にはメッキレジストをラミネートし、露光現像して配線パターンを形成し、更にその上に金メッキ等の表面処理を施してある。５２は、上面電極５２ａから側面電極５２ｂを経由して下面電極５２ｃに至る配線パターンである一方の電極パターンであり、５３は、同じく上面電極５３ａから側面電極５３ｂを経由して下面電極５３ｃに至る他方の電極パターンである。
【０００４】
５４は、配線基板５１上に形成されたダイパターンである。５５は、上面電極５２ａに一方の電極を銀ペーストによりダイボンディングしたＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子である。５６はＡｕ線等より成るワイヤであり、ワイヤ５６によって、ＬＥＤ素子５５の一方の電極が上面電極５２ａと、他方の電極が上面電極５３ａとワイヤボンディングされている。５７は、ＬＥＤ素子５５、ＬＥＤ素子５５の接続部及びワイヤ５６等の保護と、ＬＥＤ素子５５の発光を効果的にすることのためにこれらを封止している、透光性のエポキシ樹脂等から成る封止樹脂である。封止樹脂５７には予め蛍光物質（ＹＡＧ蛍光体）若しくは着色剤のいずれか一方又は両方を含有させてある。
【０００５】
もし、封止樹脂５７の中に蛍光物質のみを含有する場合には、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ素子５５を発して蛍光物質に当たった青色光は黄色に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のまま出射することになる。従って出射光は黄色と青色とが混色となって白色光となる。もし封止樹脂５７の中に着色剤のみを含有する場合には、ＬＥＤ５０の青色と着色剤の色調とが混色となった色調の出射光となる。もし、封止樹脂５７内に蛍光物質及び着色剤を含有させた場合には、白色光と着色剤の色調の光との混色により所望の発光色を得ることができるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのようなＬＥＤでは、蛍光物質は、封止樹脂よりも比重が大きいために、樹脂に混入後キュアー炉で樹脂を硬化させる過程において蛍光物質が沈殿してしまい、樹脂内に均一に拡散させることができない。また、着色剤の量を微調整することが難しく、量産上色度や輝度のバラツキが避けられず、色度の選別工程が欠かせなかった。また、樹脂は硬化しているので色度補正のために着色剤を追加混入することもできない。したがって所望の色度のＬＥＤを得るのにコストアップを招くので、これらのバラツキをいかに少なくしてコストを押さえるかが課題であった。
【０００７】
上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩留が向上して量産に適するＬＥＤ及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の手段は、外部接続端子を有するパッケージ上に発光素子を搭載して封止した表面実装型発光ダイオードにおいて、前記パッケージはメタルコア材料より成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージの一面に光反射面を有する凹部が形成されており、該パッケージは前記凹部中央を通って前記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された下方が幅広の２段スリットによって縦に２分されており、このスリットに絶縁部材が充填されており、前記凹部底面には前記スリットを跨いで前記発光素子が実装されていて、前記凹部はカバー板で封止されていると共に、前記発光素子は蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂を塗布することによって色度補正がなされていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記樹脂は、前記発光素子の少なくとも一面に塗布されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記樹脂は、前記カバー板上に塗布されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記発光素子は、ＧａＮ系の発光素子であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記発光素子は、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）及びＰ（燐）元素を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前述した目的を達成するための本発明の他の手段は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表面実装型ダイオードを製造する方法において、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する前記樹脂をインクジェット方式により塗布する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態であるＬＥＤの断面図、図２はこのＬＥＤのパッケージの斜視図である。
【００１５】
まず、この実施の形態の構成について説明する。図１において、１０は表面実装型ＬＥＤである。１は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導性の高いＭｇ系、Ａｌ系、Ｃｕ系等のメタルコア材料を、射出成形あるいはプレス成形によって略立方体形状に成形したパッケージである。パッケージ１の上面１ａには円形の底面１ｂ及び底面１ｂから開口へ向かって拡がる円錐形状の側面１ｃを有する凹部１ｄが形成されている。凹部１ｄの内面は、素子実装面を除いて、蒸着、印刷、あるいは銀メッキ等のメッキにより形成された反射膜により被覆されている。
【００１６】
パッケージ１の上面１ａから上面１ａと背中合わせの下面１ｅにかけて、パッケージ１を縦に２分するように、スリット１ｆ及びスリット１ｆより幅広のスリット１ｇが形成されている。２はスリット１ｆ及びスリット１ｇに充填された接着剤等の絶縁部材である。パッケージ１は、絶縁部材２において２分割されて一対の電極を構成している。底面１ｂにあるＬＥＤ素子３のボンディング部及び下面１ｅの外部接続端子部には、それぞれボンディングに必要な金メッキ等の表面処理が施されている。
【００１７】
３は、予めフリップチップ（ＦＣ）として形成された発光素子であるＧａＮ系のバンプ付きＬＥＤ素子であり、前記スリット１ｆを跨いでパッケージ１の底面１ｂの両電極面にＦＣボンディングにより接合されている。４は、ＬＥＤ素子３と底面１ｂとの隙間に充填され、ボンディング部を被覆しているアンダーフィル樹脂である。５は、蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有したコーティング樹脂であり、ＬＥＤ素子３の少なくとも一面に塗布してある。ここで「少なくとも一面に」というのは、一面に塗布するだけでも色度調整が行える場合があり得るからである。６は、パッケージ１の上面１ａに接合して内部を封止している透明ガラス又は透明樹脂から成るシート状又は平板状のカバー板である。
【００１８】
次に、この実施の形態の作用を説明する。コーティング樹脂５の中に蛍光物質のみを含有させてある場合には、ＧａＮ系のＬＥＤ素子３を発した青色光は、コーティング樹脂５の中で蛍光物質に当たって黄色に変化して出射し、蛍光物質に当たらなかった光は青色のまま出射することになるため、出射光はこれら黄色と青色との混色により白色光となる。また、コーティング樹脂５の中に着色剤のみを含有させてある場合には、出射光はＬＥＤ素子３の青色と着色剤の色調との混色となる。更に、コーティング樹脂５内に蛍光物質及び着色剤を混入させた場合には、白色と着色剤の色調との混色を帯びた発光を得ることができる。このようにして、所望の発光色のＬＥＤが得られる。
【００１９】
なお、以上の作用によるのであるから、所望の発光色を得るには、蛍光物質若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方をコーティング樹脂５に含有させればよいことになる。また、必要に応じて、酸化防止剤や老化防止剤を適宜混入させてもよい。また、ＬＥＤ素子３は、ＧａＮ系のものに限定されるものではなく、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）及びＰ（燐）の４元素を組み合わせた化合物半導体から形成されたＬＥＤ素子であってもよく、ＧａＮ系の青色のＬＥＤ素子の場合と同様の作用で、所望の発光色を得ることができる。
【００２０】
次に、このＬＥＤ１０の製造方法について、中でもコーティング樹脂５を塗布する工程について説明する。図３において、２０はインクジェット方式によりコーティング樹脂５を吐出するノズルである。まず、ＬＥＤ素子３を搭載後のパッケージ１に対して、アンダーフィル樹脂４を注入・充填し、加熱硬化させる。次に、ノズル２０をＬＥＤ素子３の上面に近接させてコーティング樹脂５を吐出し、加熱硬化させる。次に、カバー板６をパッケージ１に接合する。なお、スリット１ｆ、１ｇ並びにスリット１ｆ、１ｇに絶縁部材２を充填する方法は、まず、スリット１ｇを底面１ｂに達しないように加工する。次に、１ｇへ絶縁部材２を充填し、加熱硬化させてから、上面１ａからスリット１ｆをスリット１ｇに達するまで加工する。そして、最後にスリット１ｆに絶縁部材２を充填硬化させる手順で行う。ＬＥＤ１０を製造する全体の工程には、多数個取りが可能な集合状態のパッケージ基板を用いて、バッチ処理による同時多数個の製造方式を採用することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態であるＬＥＤ１０の効果について説明する。凹部１ｄ内面により反射され、必要な方向である上方への光の取り出し効率（輝度）が向上する。多数個取りのできる集合基板であるパッケージ基板を用いて、同時多数個の処理ができるので、製造コストの削減ができる。ＬＥＤ素子３の接合をＦＣボンディングによって行ったので、耐衝撃性に優れている。吸湿性があり、熱膨張の大きな封止樹脂を用いないで、線膨張係数がパッケージ材料と近似したカバー板６を用いて封止した場合には、耐湿性、耐熱性に優れている。
【００２２】
パッケージ１が熱伝導性の高いメタルコア材料で構成されているので、従来のＬＥＤと比べて遙かに放熱性に優れており、大電流が必要で、発熱量の大きい車載用ＬＥＤには最適な構成である。また、射出成形又はプレス成形といった方法で製造できるので、特殊な技術や設備を必要としない。
【００２３】
コーティング樹脂５を、インクジェット方式によって塗布するようにしたので、樹脂量の微調整が可能となり、微妙な色度調整ができるようになった。これにより、従来必要であった色度による選別工程を廃止できた。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態であるＬＥＤ２０の断面図である。図４において、第１の実施の形態と異なるのはコーティング樹脂５が塗布されている場所であり、コーティング樹脂５は、カバー板６上に塗布されている。その他の構成はＬＥＤ１０と同様であるから、同じ構成要素には同じ符号と名称を付与して、説明を省略する。
【００２５】
次に、第２の実施の形態の効果について説明する。第１の実施の形態の場合と同様な効果の他に、ＬＥＤ２０のカバー板６を、新たにコーティング樹脂５を塗布したカバー板６に交換することによって、簡単に色度の補正ができるようになった。また、同じ製品に対して、何度も蛍光体又は着色剤を含んだ樹脂を塗布することによって色度調整することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外部接続端子を有するパッケージ上にＧａＮ系の発光素子を搭載し、該発光素子を蛍光体若しくは着色剤を含有した樹脂で封止した表面実装型発光ＬＥＤにおいて、前記パッケージはメタルコア材料より成る略立方体形状のパッケージであって、該パッケージの一面に光反射面を有する凹部が形成されており、前記一面から前記一面と背中合わせの面にかけて形成された前記パッケージを縦に２分するスリットに絶縁部材が充填されており、前記凹部の底面に前記発光素子が実装されており、前記パッケージはカバー板で封止されており、前記発光ダイオードは蛍光体若しくは着色剤のいずれか一方、又は両方を含有する樹脂を塗布したので、ＬＥＤの発光色を所望の色に変化させることができ、かつ輝度も向上させることができる、放熱性に優れ、信頼性の高い表面実装型発光ＬＥＤを得ることができた。
【００２７】
コーティング樹脂を発光素子に塗布するのに、インクジェット方式を採用したので、樹脂量の微調整が可能となり、容易に任意の色調の発光を得ることができるようになった。また、カバー板にコーティング樹脂を塗布することにより、一旦完成したＬＥＤの発光色を変更調整することが容易となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの断面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤのパッケージの斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態であるＬＥＤの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態であるＬＥＤの断面図である。
【図５】従来のＬＥＤの断面図である。
【符号の説明】
１  パッケージ
１a  上面
１ｂ  底面
１ｃ  光反射面
１ｄ  凹部
１ｅ  下面
２  絶縁部材
３  ＬＥＤ素子
４  アンダーフィル樹脂
５  コーティング樹脂
６  カバー板
１０、２０  ＬＥＤ
【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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