(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、先端に前記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１のリードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリードと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとともに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下方領域よりも上方領域が大きくなるように配置し、前記第1の樹脂は、天面と天面の周囲の下向きに傾斜した部分に前記波長変換材が高密度な層を配置していることを特徴とするＬＥＤ発光素子。
【請求項２】
前記第1の樹脂の天面周囲の下向きに傾斜した部分にある波長変換材が高密度な層は、前記ＬＥＤチップと同程度の高さ位置まで形成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項３】
ＬＥＤチップと、先端に前記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１のリードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリードと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとともに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下方領域よりも上方領域が大きくなるように配置し、前記第1の樹脂と第２の樹脂の境界部分に両者の密着性を阻害する層を配置していることを特徴とするＬＥＤ発光素子。
【請求項４】
先端にＬＥＤチップを配置した第１のリード及び前記ＬＥＤチップに配線が施された第２のリードを用意する工程と、前記ＬＥＤチップの光を波長変換する材料が混入された第１の樹脂を底面の周囲に上向きの傾斜を有する小型の第１のケース内に配置する工程と、波長変換材がケースの底に沈降した後で前記第１の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリードの先端を挿入し、その状態で第１の樹脂を硬化させる工程と、第２の樹脂を前記ケースよりも大型の第２のケース内に配置する工程と、前記第２の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリードの先端を前記第１の樹脂が形成された状態のまま挿入して第２の樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴とするＬＥＤ発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＬＥＤチップとその光を波長変換して出力する波長変換材を組み合わせたＬＥＤ発光素子、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤチップを封止するための樹脂内に蛍光体等の波長変換材を混入し、ＬＥＤチップの発する色とは異なる色を発光することができるＬＥＤ発光素子が提案されている（例えば、特許第２９２７２７９号公報参照）。この種の発光素子は、リードの先端に形成されたカップ内にＬＥＤチップを配置し、波長変換材を混入した樹脂を前記カップ内に配置している。そしてカップ内にＬＥＤチップと前記波長変換材入りの樹脂を配置した後に、これらを覆うようにＬＥＤランプの外形を形成するモールド用の樹脂を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
波長変換材入りの樹脂をカップ内に充填する従来の構造は、カップ内に充填する樹脂量がごく微量であるため、充填樹脂量の変動割合が大きくなりやすい。それに伴って樹脂に含まれる波長変換材の変動割合も大きくなりやすい。波長変換材の割合が変動すると、ＬＥＤチップからの光と波長変換後の光のバランスが崩れて色調に変動が生じるので、ＬＥＤ発光素子の特性を均一に保つことができなくなるという問題が有る。また、配線用のワイヤボンド線が外部に露出したままとなるため、組立て時の取り扱いに十分注意を払う必要が有る。
【０００４】
そこで本発明は、上記の点を考慮し、ＬＥＤ発光素子の特性の均一化を図ることを課題の１つとする。また、組立作業性を良好に維持することを課題の１つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤ発光素子は、請求項１に記載のように、ＬＥＤチップと、先端に前記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１のリードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリードと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとともに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下方領域よりも上方領域が大きくなるように配置し、前記第1の樹脂は、天面と天面の周囲の下向きに傾斜した部分に前記波長変換材が高密度な層を配置していることを特徴とする。
【０００６】
本発明のＬＥＤ発光素子は、請求項２に記載のように、前記第1の樹脂の天面周囲の下向きに傾斜した部分にある波長変換材が高密度な層は、前記ＬＥＤチップと同程度の高さ位置まで形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のＬＥＤ発光素子は、請求項３に記載のように、ＬＥＤチップと、先端に前記ＬＥＤチップを配置するためのカップを備える第１のリードと、前記第１のリードに近接配置した第２のリードと、前記第１のリード及び第２のリードの先端を覆う第１の樹脂と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を備え、前記第１の樹脂に前記ＬＥＤチップから出力される光の波長を変換して出力する波長変換材を混入するとともに、前記波長変換材をその密度が前記第１の樹脂の下方領域よりも上方領域が大きくなるように配置し、前記第1の樹脂と第２の樹脂の境界部分に両者の密着性を阻害する層を配置していることを特徴とする。
【０００８】
本発明のＬＥＤ発光素子の製造方法は請求項４に記載のように、先端にＬＥＤチップを配置した第１のリード及び前記ＬＥＤチップに配線が施された第２のリードを用意する工程と、前記ＬＥＤチップの光を波長変換する材料が混入された第１の樹脂を底面の周囲に上向きの傾斜を有する小型の第１のケース内に配置する工程と、波長変換材がケースの底に沈降した後で前記第１の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリードの先端を挿入し、その状態で第１の樹脂を硬化させる工程と、第２の樹脂を前記ケースよりも大型の第２のケース内に配置する工程と、前記第２の樹脂内に上下反転させた前記第１、第２のリードの先端を前記第１の樹脂が形成された状態のまま挿入して第２の樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のＬＥＤ発光素子の一実施例を示す断面図、図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明のＬＥＤ発光素子の製造方法を説明するための工程を示す断面図である。以下本発明の実施例について、図２を参照して説明する。
【００１０】
図２（ａ）に示すように、先端にＬＥＤチップ１を配置した第１のリード２及び前記ＬＥＤチップ１に配線が施された第２のリード３を用意する。第１のリード２の先端にはカップ４が一体に形成され、カップ４の底面にＬＥＤチップ１が接着剤によって固定されている。ＬＥＤチップ１は、中心波長が４００〜５００ｎｍの光を発するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップで、その配線には金線からなるワイヤボンド線５，６を用いている。第1、第2のリード２，３は、図示しない部分で互いに連結されていて一対のリードを構成している。
【００１１】
リードに対するＬＥＤチップ１の配置ならびに配線の工程が終わると、次に、図2（ｂ）（ｃ）に示すように、第1の樹脂の形成工程が実行される。この工程に際して、キャスティング用の小型の第1のケース７に第1の樹脂８が注入される。この第1の樹脂８は、エポキシ樹脂などの透光性樹脂の中に、ＹＡＧ系の蛍光体等の波長変換材９を混入したもので、注入後の時間経過と共に波長変換材９が自重によってケース７の底に沈降して堆積する。波長変換材９がある程度沈降して、波長変換材の高密度層と低密度層が分離した状態になった後で、前記チップ１付きのリードを上下反転させケース７内の樹脂８に挿入する。
【００１２】
ケース７に注入する第1の樹脂８は、波長変換材９の密度が高い層と低い層を別々の樹脂を注入することによっても形成することができ、例えば波長変換材９入りの透光性樹脂を最初に注入後に波長変換材９を含まない透光性樹脂をその上に注入することで形成することもできる。
【００１３】
リード２，３をケース７の樹脂８に挿入する時、リード２の先端のカップ４部分に空気が残留する恐れがある場合は、事前にカップ４内に樹脂を充填させておくのが空気の残留を防ぐ上で有効である。カップ４に充填する樹脂としては、第1の樹脂８と同様に波長変換材９を含む透光性樹脂を用いても良いし、波長変換材を含まない透光性樹脂を用いても良い。実験によれば、波長変換材を含まない透光性樹脂（第1の樹脂８のベースとなる透光性樹脂）を事前にカップに充填しておくのが、色むらを防ぐ上で有効であった。
【００１４】
図2（ｃ）に示すように、リード２，３の先端をケース７内の樹脂８に挿入した状態を保ちながら加熱することにより、樹脂８の熱硬化の工程を実行する。樹脂８の熱硬化が終わると、ケース７からの取り外しを行なう。ここで、ケース７の内側に、シリコンオイル等の剥離剤を予め塗布しておくことにより、リードの先端に形成された第1樹脂８の取り外しを容易に行なうことができる。また、配線用のワイヤボンド線５，６が第1の樹脂８によって覆われて確実に保護されるので、その後の取り扱いが容易になる。
【００１５】
第1の樹脂８内の波長変換材９は、その密度が前記第１の樹脂８の下方領域よりも上方領域が大きくなるように配置される。すなわち、ケース７の底に沈降していた波長変換材９は、カップ４の天面を覆うように、第1の樹脂８の天面１０となる部分に位置する。第1の樹脂８の天面１０は、その周囲部分がＬＥＤチップ１と同程度の高さ位置となるように、下側に向けて傾斜している。この傾斜は、ケース７の内面形状を天面１０の外形と相応して予め設定しておくことにより形成される。
【００１６】
次に、図2（ｄ）に示すように、第２の樹脂１１の形成工程が実行される。この工程に際して、キャスティング用の大型の第2のケース１２に第２の樹脂１１が注入される。この第２の樹脂１１は、エポキシなどの透光性樹脂が用いられる。第1の樹脂８のように波長変換材は混入していない。そして、第1の樹脂８が先端に形成された前記リード２，３を上下反転させ、第２の樹脂１１内に第1の樹脂８が完全に埋まる位置までケース１０内に挿入する。そして、図2（ｅ）に示すように、この状態を保って加熱し、第2の樹脂１１の熱硬化を行なう。尚、第1の樹脂８に付着している剥離剤は除去しないので、周囲に剥離剤が付着した状態の第1の樹脂８を第2の樹脂１１内に挿入している。
【００１７】
第2の樹脂１１の硬化が終わると、ケース１２からの抜き取り工程を行ない、リード２，３の連結部材（図示せず）を取り去ることにより、図1に示すようなＬＥＤ発光素子が完成する。そして、リード２，３に所定の電圧を加えると、ＬＥＤチップ１が発光する。この光の一部は、波長変換材９に吸収された後、例えば黄色の光に波長変換されて出力される。この波長変換された光と波長変換される前の光が混色されて、例えば白色の光として観察される。
【００１８】
上記のように、カップ４に比べて非常に大きな容積を持つ第1のケース７に波長変換材９入りの樹脂８を注入するので、カップ４に波長変換材入りの樹脂注入する場合に比べて、注入樹脂の変動割合を減少させ、それに伴い、その樹脂に含まれる波長変換材９の変動割合も低減することができる。その結果、波長変換材９によるＬＥＤチップの光の波長変換を安定して行ない、色むらの発生を防止することができる。
【００１９】
波長変換材の高密度な層９は、カップ４の上面を覆うように配置されるが、その間に若干の隙間が生じることも有る。しかしながら、第1の樹脂８の天面１０周囲に下向きの傾斜を形成して、この傾斜部分に高密度な層９を配置しているので、上記隙間からの漏れ光をこの傾斜部分で確実に捕捉することができる。
【００２０】
また一般的に、リード２，３とその周囲の樹脂の熱膨張率差に起因する応力がＬＥＤチップ１周辺に加わりやすいが、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に第1の樹脂８の剥離剤からなり、両者の密着を阻害する層が介在しているので、上記応力を低減することができる。すなわち、第1の樹脂８と第2の樹脂１１の間に位置する剥離剤が、第1、第2の樹脂８，１１間の応力を分断するような緩衝材として機能し、リード２，３との間に生じる応力を第1の樹脂８のみに起因する程度の大きさに低減することができる。その結果、発光素子の応力劣化を抑制することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発光特性の揃ったＬＥＤ発光素子を提供することができる。また、ＬＥＤ発光素子の組立作業性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の発光素子の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤチップ
２  リード
３  リード
４  カップ
８  第1の樹脂
９  波長変換材
１１  第2の樹脂
【図１】
0003957438.tif 000002
【図２】
0003957438.tif 000003